研究发现人类大脑中的“超级计算”网络

　　人们惊叹于美国宇航局（NASA）同时完成大量运算从而得出火箭运行轨道的能力。然而一份新研究发现，每一个人大脑里面都有一个“超级计算”网络，其计算能力比NASA的更强。

　　为什么这么说呢？研究者举例说，当你拿着一杯咖啡跑着去赶公交车的时候，在这个看似寻常的过程中，大脑所需要完成的计算已经超过了NASA：脑细胞需要完成几十亿个复杂的数学计算，综合分析你的速度、所在的位置和要去的方向等各方面信息。在过去很多年来，大脑怎样拥有这样的能力一直都是一个谜。

　　这份4月7日刊登在《自然‧通讯》（Nature Communications）期刊上的研究称，他们对连续吸引子网络（continuous attractor network，缩写为CAN）进行了五年的摸索后，终于有了一些突破性的发现。

　　主要研究者之一挪威奥斯陆大学（University of Oslo）的夏洛特‧博卡拉（Charlotte Boccara）说：“是我们最先证实人脑内的确存在CAN理论提出的这种‘书呆子细胞’（nerd cells）或‘超级计算器’。我们发现神经细胞同时对速度、位置和方向进行计算。”

　　研究人员录制了小鼠在一系列活动过程中脑内1,400个神经细胞的信号。这些细胞分散位于大脑内不同的几个区域。

　　博卡拉说：“我们在小鼠的大脑内植入一些带有轻薄电极的探测器，用于读取它们脑部的活动。之后让小鼠在迷宫内自由活动，寻找食物。我们用相机追踪它们的活动，把它们的行为与录下来的大脑活动信号联系起来进行分析。”

　　很多年前就有科学家提出CAN网络的理论。这个理论提出，当人们在日常生活中移动的时候，大脑内有一个了解自身方位的地图，不停地自动在更新信息。CAN理论认为，大脑内有一层隐藏的神经细胞网络执行这些复杂的数学运算，整合这些速度、位置和方向信息，就像NASA科学家计算火箭轨道的系统一样。

　　研究人员说：“以前人们只是在理论上提出存在这个隐藏的网络层，缺乏证据。现在我们找到确凿的证据显示的确存在这个‘书呆子中心’。”

　　研究人员还发现，与认知力衰退相关的疾病如阿兹海默症（Alzheimer’s）出现的时候，大脑内这层隐藏网络是最先被破坏的部分。

　　博卡拉说：“这些细胞告知大脑我们所在的方位和我们朝哪个方位移动，一旦这些细胞失去能力，人就犯糊涂了。”

　　研究者表示围绕这个议题还有很多问题没有答案。为什么这些细胞分散在大脑的不同区域？它们能同时进行多个任务吗？

　　另外，近年的研究也发现睡眠质量差明显会影响到人脑的计算能力。博卡拉说他们下一步要探究这其中的机制。“我想了解的是，当人们睡眠不足的时候大脑思考的速度放慢，是否与这些细胞出现异常有关系。”