中國研究發現：單一神經元可充當超級電腦

數十年來，關於大腦如何思考的標準圖景一直是：由許多簡單、點狀的神經元組成的網路相互傳遞信號，直到計算以某種方式湧現。中國研究人員的一項新研究挑戰了這一圖景：他們認為，單一神經元根本不是簡單的節點。其分支樹突相當於一台「超級電腦」，能夠自行執行高級認知計算。

這項工作來自中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心研究員徐寧龍領導的團隊，該中心位於上海。研究結果於10月16日在線發表於《科學》，這是世界上被引用最多的綜合性科學期刊之一。

據中國科技部報紙《科技日報》報導，徐寧龍表示：「這就像幾台電腦聯網工作一樣——單個『樹突』超級電腦就能做到。」樹突是從神經元胞體延伸出來、接收傳入信號的樹狀分支，是每個神經細胞圖示中常見的特徵。

在傳統模型中，神經元匯總到達其眾多突觸的信號，如果總和超過閾值就會放電——對每個細胞來說這是相當簡單的任務，真正的智能來自大量連接。新研究表明，樹突本身在任何信號到達胞體之前就進行了大量處理，實際上是在單個細胞內運行計算。

其意義超越了基礎神經科學。理解生物神經元如何如此高效地計算，長期以來一直是電腦工程師的靈感來源，他們試圖建造更強大、更節能的機器；也是研究人員在單個細胞層面理解學習、記憶和神經系統疾病的靈感來源。

這一發現也符合中國腦科學的更廣泛模式，研究人員一直在大力投資成像、記錄和建模技術，使他們能夠觀察活體神經元的工作。要展示單個樹突內部的計算，既需要精細的實驗，也需要嚴肅的理論建模。

該研究被中國媒體報導為當天的主要科學新聞之一，被描述為對教科書假設的改寫，而非漸進式結果。對普通讀者來說，要點很簡單：大腦的組成單元可能比標準圖示所暗示的要聰明得多，「單個細胞」與「網路」之間的界限比科學家曾經認為的更模糊。

與任何新結果一樣，問題仍然存在。這種樹突計算在大腦各區域和物種中的應用範圍有多廣，以及它如何貢獻於實際行為，將需要數年的後續研究。但這一主張本身令人矚目：如果單個神經元能夠運行認知計算，那麼大腦中估計數百億個神經元所代表的計算能力，遠超過舊模型所認為的。