脑功能的新的计算理论

卡内基 - 梅隆大学的神经学家马塞尔公正和斯坦福大学的博士后研究员Sashank瓦玛提出了大脑功能的新的计算理论，提供了现代科学的核心问题之一的答案：

人类的大脑是如何组织起来，会引起复杂的认知任务，如阅读，解决问题和空间推理呢？公正和瓦玛的理论，叫做4CAPS，描述在杂志的认知，情感，和行为神经科学的秋天问题。

超过十年涉及功能磁共振成像大脑扫描数百个实验室的研究已经取得了大量的信息，大脑的哪些部分被激活，当一个人执行各种任务。一些研究人员已倾向于认为高层次的心理任务和脑区之间存在一个简单的一对一的关系。例如，一些人认为，一个特定的大脑区域是负责为特定的认知任务，如识别人脸，的。

只要和瓦玛，但是，提出的证据揭示了一个更为复杂的图片，其中的思想是一个网络功能 - 几个大脑领域，是不断适应本身，基于在手头的任务和大脑的自身资源和生物限制勾结。大脑的合作部分，按照刚才，像一个运动队的球员替换和行动的成员。 4CAPS（容量受限的并发皮层激活为基础的生产系统的缩写），提出权力下放进程皮质团队成员的志愿者自己当自己的长处被称为，而且还允许效率较低，但有能力的成员挺身而出，当主球员受伤或残疾，可能发生中风。公正和瓦玛构建了一个数量计算模型来演示这个过程中，如一个模型，理解英语句子。

该理论的一个独特的特征是，它可以准确地预测在大脑活动的变化，一些类型的脑损伤或疾病的结果。例如，如果一个中风损害的大脑称为布洛卡区的一部分 - 这是位于的左前额皮层和是在语言处理涉及 - 在大脑的右侧相应的网站往往成为激活在语言处理，甚至中风后的数小时内。据以4CAPS，在相同的动态分配机制，可以让大脑区域，以志愿者的时刻，由-一刻基础上自己会也发挥来如果布洛卡区被损坏，并将使任何多余的计算负载，以泼洒过来的右半球镜网站上更持久的基础。另一个例子发生在与阿尔茨海默氏症，部分脑区受损会导致额外的“帮手”地区被招募来执行任务，谁不有疾病的控制科目通常不使用的其他领域。

“许多脑成像研究表明任务的变化的性质，因此不激活脑区的设置，”刚才，DO赫布的心理学教授。 “这是，虽然队员替换，在游戏中的变化动态。”

“我们的信贷动力机制，这与人类智力的流动性或适应性和很大的可塑性，学习或与脑损伤的恢复发生，”刚才说了。

4CAPS科学家和医学研究人员提供了一个框架，以便更好地了解新生的主题，如脑区的沟通和合作，与另一个思想过程中，如何能出差错，神经系统科学。例如，刚和他的同事们提出一个自闭症的有影响力的理论，所谓的underconnectivity理论，即属性的无序连通性差，因此额叶大脑的领域和更后的地区之间的通信。个别地区仍然有自己的专长，根据这一理论，但他们不能互相沟通以及，并可能发展的倾向，以各自独立运作。该理论还提供了什么限制了我们做多任务的能力的帐户。

“成千上万的脑成像研究，科学家们学会哭某种组织，施加某种方式的连贯性，并最终以了解大脑神经系统，是生产的结果的事实，”刚才说了。 “理论提供了一个了解大脑活动的动态流动性的思想，从出现的新的概念框架。

“由于神经系统的问题出现在教育，老龄化与发展，作为一个以知识为本的经济体系的基础上，将变得越来越重要，受到学生，家长和教育工作者，患者和医生，受训人员和管理人员，公民的理解，人类大脑的功能和决策者。“

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