“同步激發鏈”概念是由Alice於1990年提出的,其基本含義是:神經系統中一組神經元的同步激發,引發下一組的同步激發,如此繼續,一環扣一環,形成一個同步激發的“鏈”。
基本介紹
- 中文名:同步激發鏈
- 外文名:Synfire
當然這裡所說的“同步”不一定是嚴格的同時,而是在一定的時間視窗內的同步。這個概念把多個依次發生的同步激發放在一起考慮,比簡單的“同步激發”概念上升了一個層次,為強調其特定性,Alice還為這個概念專門造了一個英文單詞“Synfire”。
神經網路結構是“自組織”的產物,因此不能按人工布線的方式來理解。
實際系統中的神經元參與兩種聯繫:一種是興奮與抑制混雜的彌散聯繫,另一種是以“同步激發鏈”方式組織起來的有序群體聯繫,形成傳遞工作信息的神經通道。
神經通道往往不是單一神經元的連線,而是由多個神經元組成的群體依次連線而成,通道各節點的神經元群體必須同步激發才能有效傳遞信息
神經激發通常會是多通道並行,到同一目標節點的神經通道激發信息也必須同步達到,並匯集成新的同步激發,才能確保信息的協同性。
“同步激發鏈”概念形象地描述了神經信號在神經網路通道中的傳播過程。
“同步激發鏈”在多年來沒有得到廣泛認同,究其原因主要是人們的認識有幾道坎未能越過。
首先,受科學還原論傳統思維定式的影響,系統中個體的特定性常常被忽視,把孤立狀態甚至in vitro狀態下的實驗觀察結論直接用於系統分析;把系統看成了這些獨立個體的機械組合,堅持用孤立個體特性來說明系統特性。“同步激發鏈”是個系統概念,不是著眼於神經元個體,而是著眼於神經元群體的協同性;而且只有把參與協同活動的神經元不是看成孤立狀態下的神經元,而是看成現成系統中受系統約束的特定神經元,才能得到符合實際的觀察結果。
其次,“同步激發鏈”的規律性存在於神經元群體動力學中。由於現代科學體系專業越分越多,越分越細,由此而來的教育培訓專業化,使得絕大部分從事生命科學的研究者對動力學很陌生,更何況這裡涉及的是複雜的非線性動力學。這種科學鴻溝使得領域的研究者看不出“同步激發鏈”所包含的內在規律性,因而也看不出它的實際價限。
再者,傳統上總是把隨機噪聲看作是有害的附帶東西。直到30多年前人們才開始認識到噪聲是自然界普遍存在的基本現象是系統所處的不可迴避的現實環境,並且常常是系統工作的出發點。對於活體系統中的神經元而言背景噪聲絕不是附加有害的東西,而是決定神經元工作狀態的前提條件,對“同步激發鏈”的規律性有實質性的影響;不能正確考慮背景噪聲,也就找不到“同步激發鏈”符合實際觀察的規律性。因為“同步激發鏈”的神經元是在背景噪聲輸入的基礎上啟動的,由於系統的高度非線性,啟動水平不一樣,以後的過程會截然不同。
以上內容摘自劉漢輝著《認知的神經系統機理研究》的第二章:同步激發鏈動力學
