人類大腦被戲稱為“三磅的宇宙”,，或許可以從科學(xué)上解釋關(guān)于“意識(shí)”的問題，大腦的神經(jīng)科學(xué)可能是人類科學(xué)的最終前沿,。

任何真正先進(jìn)的科技,，看起來都與魔法無異。

要解釋大腦如何運(yùn)轉(zhuǎn),，單憑基因無法解釋大腦為什么這樣工作,，連接組是由先天的基因和后天的經(jīng)歷共同塑造的,，進(jìn)而試圖解釋大腦的運(yùn)行機(jī)制。大腦的連接結(jié)構(gòu),，使我們成為我們,，同時(shí)，我們也在影響著大腦的連接結(jié)構(gòu),。也就是說,，對(duì)大腦而言，“你是你的所有神經(jīng)元的活動(dòng),，你不是你的基因組,，你是你的連接組”。這個(gè)理論的目標(biāo)是去駕馭連接組的四個(gè)“重新”——重新賦權(quán),、重新連接,、重新連線、重新生成,。

從大腦到神經(jīng)元

法國的著名作家阿納托爾.法朗士的大腦重量幾乎只有俄國作家屠格涅夫的1/2,，但并不影響二者的偉大。兩歲的嬰兒就接近了成年人大腦的尺寸,。

新想法總是通過把就想法組合起來而得到的,。

大腦是由端腦、小腦和腦干三部分組成,，小腦對(duì)于精細(xì)動(dòng)作非常重要,，但切除小腦仍能保留大部分心智，腦干控制著許多基本生命功能如呼吸,，其損傷是致命的,，而端腦發(fā)生大面積損傷即使能活下來也會(huì)喪失意識(shí)和知覺，且端腦站大腦的85%,。根據(jù)端腦的皮層,，分為左右腦兩部分，每部分又分為額葉,、頂葉,、枕葉和顳頁4個(gè)部分。顱相學(xué)將其在空間上分為若干功能區(qū)域,，如下圖所示，后來卻似乎成為了笑話,。

腦細(xì)胞的異常與疾病之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系被稱為神經(jīng)病理,，最棘手的精神疾病，是那些目前還沒有明確神經(jīng)病理的疾病,。孤獨(dú)癥的三個(gè)癥狀：社交冷漠,、交流障礙和行為刻板,。精神分裂的癥狀是幻覺和妄想。

改變心智歸根結(jié)底是改變大腦,，當(dāng)我們學(xué)習(xí)一種新的行為方法時(shí),，大腦到底發(fā)生了什么改變？每個(gè)大腦皮層確實(shí)負(fù)責(zé)特定的功能,，但它們也保持著同樣的潛力去負(fù)責(zé)其他功能,。大腦的功能高度依賴于神經(jīng)元之間的連接。

神經(jīng)元都是多情種,，從不知孤單為何物,，所有神經(jīng)元組成了一個(gè)緊密連接的網(wǎng)絡(luò)。精子和神經(jīng)元代表著生命與智能,。神經(jīng)元的一個(gè)分支稱為神經(jīng)突,，直徑0.1微米，是長度的一百萬分之一,，分為軸突和樹突,，樹突通過“神經(jīng)遞質(zhì)”的分子來傳遞化學(xué)信息，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100多種神經(jīng)遞質(zhì),?；瘜W(xué)信號(hào)作為交流的載體，而電信號(hào)在神經(jīng)元內(nèi)部通過軸突傳遞,，軸突通過神經(jīng)脈沖,，每個(gè)脈沖持續(xù)約1ms，產(chǎn)生一個(gè)脈沖代表被“激活”,。神經(jīng)脈沖有兩個(gè)功能：決策和交流,。

一般的神經(jīng)突都是從軸突傳向樹突，軸突分出岔路,，樹突卻是聚合,。一串神經(jīng)元序列行成一條通路，完成遠(yuǎn)程神經(jīng)元間的通信,。

連接主義與記憶

感知可以還原為神經(jīng)脈沖,，如果觀察到所有神經(jīng)元的活動(dòng)，能否可以解碼出人們感知或思考什么呢,？

神經(jīng)元是以一種分層的組織結(jié)構(gòu)連接到網(wǎng)絡(luò)中的,，最下層的神經(jīng)元檢測最簡單的刺激，逐級(jí)向上,，站在神經(jīng)元的肩膀上,，最頂層的神經(jīng)元檢測最復(fù)雜的刺激。檢測局部的神經(jīng)元,，向檢測整體的神經(jīng)元那里傳遞興奮性突觸,。一個(gè)神經(jīng)元的功能,，主要取決于它與其他神經(jīng)元的連接。

不存在任何公平且可靠的科研方法,，能夠確保超越平均水平,。

感知是從一個(gè)刺激到一個(gè)想法的過程，聯(lián)想是從一個(gè)想法到另一個(gè)想法的過程,。神經(jīng)元通過突觸互相連接形成了一種叫做細(xì)胞集群的結(jié)構(gòu),，存儲(chǔ)著記憶，那么,，記憶是如何形成的呢,？

大腦的記憶能力基于它的材料結(jié)構(gòu)的持久性。神經(jīng)元的突觸可以增強(qiáng),，也可以減弱,，這種改變被看作重新賦權(quán)，而突觸的新生或消失看作重新連接,。這兩張連接組的變化貫穿整個(gè)生命的過程,。如果兩個(gè)神經(jīng)元反復(fù)地同時(shí)被激活，它們之間的連接就會(huì)雙向增強(qiáng),。如果兩個(gè)神經(jīng)元反復(fù)地相繼被激活,，從先被激活的那個(gè)神經(jīng)元通向后被激活的那個(gè)神經(jīng)元的連接就會(huì)單方向增強(qiáng)。所以,，聯(lián)想可以保存在記憶中,。

大腦中的情況是稀疏連接，這或許是記憶有難度的原因,。也許突觸的形成是一個(gè)隨機(jī)的過程,，為大腦提供了學(xué)習(xí)的潛力。大多數(shù)新生成的樹突都在幾天內(nèi)消失,，重新連接和重新賦權(quán)是相輔相成的,。持續(xù)的神經(jīng)脈沖可以將信息維持幾秒鐘的時(shí)間，是短期記憶層,，長期的記憶存儲(chǔ)并不需要神經(jīng)活動(dòng),，是長期記憶層， 有些記憶是終生的,。

連接組的形成

連接組（connectome）一詞從“基因組”（genome）衍變而來,。一個(gè)連接組是一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)中各個(gè)神經(jīng)之間的連接的全體，不是一條連接,，是所有的連接,。

藥物能提高的，只是改變的潛力,。

基因和教養(yǎng)意味著先天和后天,。基因含有告訴細(xì)胞如何合成蛋白質(zhì)的說明書,，神經(jīng)元是身體中最復(fù)雜的一種細(xì)胞,。神經(jīng)遞質(zhì)使電流可以神經(jīng)元內(nèi)部和外部之間流動(dòng)，可以用離子通道來稱呼所有帶有通道且能使電流穿過膜的蛋白質(zhì),。大腦的發(fā)育分成四個(gè)步驟：神經(jīng)元首先通過細(xì)胞分裂形成,，然后移動(dòng)到合適的位置，這個(gè)過程可能被干擾,，這兩部是在母體內(nèi)完成,。出生后，神經(jīng)元繼續(xù)伸展分支,，最后樹突和軸突形成連接,。早期形成的初始連接組是基因和隨機(jī)性的產(chǎn)物。一個(gè)成年人的樹突一般只有兩歲時(shí)的60%,，樹突被消滅的主要驅(qū)動(dòng)力可能是經(jīng)歷,，后天形成一個(gè)成熟的連接組。然而,，樹突的增長是學(xué)習(xí)的結(jié)果而不是原因,。

連接組決定主義任務(wù)，人生最開始的幾年,，要改變一個(gè)人應(yīng)該是最容易的,。對(duì)于這那句老話，“三歲看小,，八歲看老”,。然而， 逆轉(zhuǎn)黃金期經(jīng)歷的后果,，只是困難,，并非不可能。

解讀連接組

要想做到從未有人做到卻又值得做的事情,，就一定要通過還不存在的方法,。

如果缺乏必要的技術(shù)，科學(xué)就可能會(huì)沉寂很久,。背景信息對(duì)于邊緣感知的準(zhǔn)確性至關(guān)重要,。

要找出大腦中的連接組，不但需要能產(chǎn)生圖像的機(jī)器,，還需要能看見連接組的機(jī)器,，例如電子顯微鏡和超薄切片機(jī)。然而,，尋找連接組的一個(gè)主要現(xiàn)狀就是計(jì)算速度,。

本質(zhì)的問題是如何定義大腦區(qū)域和神經(jīng)元類型,，至今，我們?nèi)匀徊恢烙卸嗌俜N神經(jīng)元,。如果兩個(gè)神經(jīng)元連接到相似或類似的目標(biāo),，那么可以把它們劃分到一類。如果節(jié)點(diǎn)間的連線代表神經(jīng)元類型之間的連接,，這樣的圖譜稱為神經(jīng)元類型連接組,。連接是直接與功能相關(guān)的，而形狀和位置卻只是間接的,。層次特性與連接特性強(qiáng)相關(guān),，但層次特性不是本質(zhì)。

生物單元既是結(jié)構(gòu)單元,，又是功能單元,，但人們往往先識(shí)別其結(jié)構(gòu)，之后才知道它們的功能,。正確的策略是先根據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)來找出各個(gè)區(qū)域,，然后再去理解區(qū)域之間的交互是如何產(chǎn)生心智功能的?；蛞龑?dǎo)神經(jīng)元分支的生長,，因此它會(huì)影響神經(jīng)元類型連接組。

要想讀取記憶,，不僅要看見連接組,，還有學(xué)會(huì)如何解碼其中的信息。通過分析連接組,，推測其在提取記憶過程中回放的活動(dòng)模式,。按大腦區(qū)域劃分，按神經(jīng)元類型劃分,，以及從中讀取記憶,，都可以視為對(duì)某種神經(jīng)元規(guī)則的形式化。

隨想

歷史與未來相望,，先天與后天相遇,，連接組學(xué)是一門關(guān)于腦科學(xué)的前沿學(xué)科。對(duì)于連接組學(xué),， 一個(gè)程序員恐怕連仰望的資格都沒有,，但是， 人工智能智能的真正突破或許會(huì)依賴于腦科學(xué)的真正突破,。

那么,，如果語言就代表著思維和智慧，那么大模型能否代表大腦呢？ 

如果不能,，大模型是大腦中的端腦么,？

如果大模型是大腦中的端腦，那么大腦中的腦干和小腦又是什么呢,？

如果大模型不是大腦中的端腦,，那么相當(dāng)于端腦中的哪些區(qū)域呢,？

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從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看大腦,， 那么可能是由3個(gè)要素構(gòu)成的：神經(jīng)元模型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)規(guī)則,。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就相當(dāng)于神經(jīng)科學(xué)中的連接組,， 神經(jīng)元模型或許也是如此。從樹突和軸突傳遞信息的視角來看,，Transformer 模型的Encode/Decode 結(jié)構(gòu)或許更能夠更好地表達(dá)神經(jīng)元結(jié)構(gòu),。