大脑如何思维-第18章
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是像较长的“U形纤维”分支还回通过白质。
某些区域有大的“收信箱”和小的“发信箱”，就像在编辑部处理读者来信的书桌上所见的信箱一样。除了这种堆积的水平组构之外，还有一组很巧妙的纵向联系，就像是报纸上的纵栏。
如果尝试对大脑皮层中各种神经元作仔细的分析，我们会发现，具有相似功能的神经元倾向于在皮层中作垂直的排列，形成柱形结构，这被称为皮层柱，贯穿皮层的大多数层次。它几乎像一个俱乐部，在一次聚会上把人群中有相同趣味的人自发组织起来。我们自然地给这些皮层俱乐部按上名字。其中有一些反映其大小，另一些反映其可能从事的专业（就我们所知）（见图6、2）。
这些微型柱直径约30微米（如一根纤细的发丝，更接近于蜘蛛网丝）。最著名的例子是视皮层的朝向往，其中的所有神经元似乎都偏爱具有以特定角度倾斜的线条或边缘的视物。在一个微型柱中的神经元对倾斜35度的边界有最佳反应，而在另一微型柱中的神经元将偏爱水平或垂直的边界，不一而足。
要是在显微镜下看一下即使神经解剖技术在这一个世纪中已取得重大进展，但还是很费工夫），你会看到一群皮层神经元捆在一起，像一束芹菜。它们具有细长的“顶树突”，从细胞体伸向皮层的表面。其脑体常呈三角形，因此称为“锥体神经元”。这些锥体神经元的顶树突似乎是成束聚集的，相邻的束间隔30微米。环绕一束顶树突组织起来的微型技内有100个神经元，而在任一水平，每一束可能仅见到几十根须树突。神经元成束聚集现象在视皮层之外的其他皮层区域是常见的，单从解剖上来看，微型柱似乎是皮层组构的一种普通的单元；但在别处，我们对微型柱中的神经元有何偏爱一无所知。
另一些“利益集团”要大得多，它们系由许多微型柱组成。这些所谓的大型柱直径约04一1．0毫米（相当于一根细的铅笔芯），有时更像拉长的窗帘卷，而不太像个圆柱体。大型柱似乎是由于输入经过组织的结果，例如视皮层中来自左眼的输入每隔0．4毫米倾向于与来自右眼的输入相交替。来自其他皮层区的输入情况大致相同。以恰在胼胝体前方的皮层区为例，你可以看到，来自前额皮层的输入形成一个大型柱，而在其两侧是由双叶输入较集起来所形成的大型柱。
对颜色感兴趣的皮层神经元倾向子聚集在“小斑块”（blob）中（虽然并不完全）。与大型往不同，小斑块并不穿过皮层的所有层次，仅见平与内部信息交换有关的浅表层中。它们并不是完全由“颜色专家”组成；在一个小斑块中可能只有30％的神经元对颜色敏感。小斑块之间的距离与大型柱间的距离相似（如果不是相同的话）。
下一个组构层次是什么样的呢？根据分层厚度的变化，在人脑的每侧半球有52个布劳德曼区，在这些区的边界上你会看到那些“收信箱”、“发信箱”、“内部信V’的相对厚度的变化，就好像抵达的信件，寄出的信件，以及办公室之间的交换信件的相对量在相邻的“部门”之间各不相同。
布劳德曼17区常称为初级现皮层。但是，一般来说，在组构图上按部门对这些区域贴上功能作签的时机还不成熟（例如，19区有5一6个功能分区）。一个布劳德曼区以非皱格的面积计平均为ZI平方厘米。如果树皮层的比例在别处也成立，在平均的皮层区的有10000个大型柱和100万个微型柱。
100这个数一而再、再而三地出现。一个微型住有100个神经元，一个大型柱有约100个微型补，一个皮层区有100X100个大型柱〔这使我想起我们疏漏了居间的组构——－“超柱”或“微型区”，包含约100个大型柱〕，而在大脑两半球的皮层区的数国刚过100。
我们能进一步扩展这个百倍的数字吗？它把我们置于社会组构的标尺中：100个脑袋组成什么呢？那提示某些立法机构，如美国参议院，而联合国代表的国家为百余个。
了解脑组构一成不变的单元，如皮层区或微型柱，当然不错，但是我们也需要认识脑的那些短时的工作空间——更接近于自动暂存存贮器和缓冲器，这些工作空间可能叠加在更一成不变的解剖组构的形式之上。
为了能与新东西打交道，我们将需要某些经验型组构，临时使用一下，之后便消失了，就像你在煮燕麦粥时忘了搅拌而出现的那些六角形小蜂窝状结构。有时，早先形成的这些组构的某一方面对脑内相互联系强度的影响非常大，那么它们又会重新复苏，在这种情况下，经验型组构变为一种新的记忆或习惯。
我们特别需要了解大脑的密码（其不同的编码模式表示不同的涵义，如我们词汇中每一个词），以及它是如何建立的。乍一看来，我们似乎是在与一种四维的模式打交道：活动的神经元散布在三维的皮层中，而神经元的活动模式又是时间的函数。但是，主要是因为微型柱把所有具有相似功能的皮层各层组织起来，大多数与皮层打交道的人都把它看作是一种二维的薄片，很像视网膜。确实，视网膜厚约03毫米，分成好几层，但它所绘制的显然是一幅二维图象。
因此，我们有可能去考虑“二维十时间”的可能性，实际上，那就是我们理解电影屏幕或计算机终端的方式。也许当不同的皮层层次干不同的事时，这些透明的有图案的薄膜便似乎重叠在一起。设想一下像馅饼皮一样把皮层展平在四张打字纸上，其中发亮的小点就像展示板上的象素，那么当那个皮层看见一把梳子，听或说一个词，或发出指令让手去梳理头发，我们所观察到的是一种什么样的图案呢？
回忆可能就是建立一种神经元放电的时空序列，这种序列与记忆输入时所产生的序列相似，只是对记忆形成中无关紧要的某些枝蔓已作了修剪。这种回忆时建立起来的时空模式很像体育场中的展示板，许多小光点时明时灭，所建立的便是一幅图象。赫布型细胞集群的一种更有普遍章义的形式，应避免把那种时空模式镇定在特定的细胞上，就好像展示板是能够滚动的：图象始终表示同样的内容，尽管它是由不同的灯形成的。
虽然我们倾向于专注于亮着的灯，但那些老陪着的灯对图象的形成也是起作用的。如果这些暗灯突然被胡乱地打开，图象随即湖成一片。这与脑震荡时发生的情况似乎很相似。当一名因受伤而脑震荡的足球运动员被抬出场外时，他能够告诉你他们正在进行什么比赛，但是在10分钟之后，他再也记不起刚才发生的事情了。损伤慢慢地引起许多神经元“发亮”了，图象因此变得模糊，就像在明亮的雾中的情况一样。登山者管这种一片发白的亮雾叫“乳白天空”。（请记住：眼前昏黑有时即起因于一片发白。）
表示某种涵义的最基本的模式是什么呢？在我看来，一条主要的线索似乎是需要模式复制，在脱氧核糖核酸（DNA）跃居显赫地位之前，遗传学家和分子生物学家一直在寻找一种在细胞分裂中能可靠地被复制的分子结构。1953年双螺旋结构为克里克和沃森“所发现时（在写这一段文字时我正客居剑桥大学，隔着院子正对着他们曾工作过的那座楼），人们极为满意，其理由之一是它借迹DNA碱基互补配对提供了制造拷贝的一种途径（C与G结合，A与T配对）。把双螺旋的“拉练”解开成两半，在一半“拉练”上每个DNA位置将立即与浮游在核酸“汤”所有松开的DNA中与其相反类型的另一半配对。这种复制原理为几年后了解遗传密码（那些DNA三联体如何“表达’斯曾为一种蛋白质的氨基酸序列）铺平了道路。
是否存在大脑活动模式的相似复制机制来帮助我们鉴定最相关的赫布到细胞集群呢？那正是我们可恰当地称之为大脑密码的东西，因为它是表示某种东西（一个词的特定涵义或一个想象的物体等等）的最基本的方式。
我们还没有直接观察到复制过程，我们还缺乏具有足够的空间和时间分辨能力的工具（虽然我们正在逐渐逼近）。但是有3条理由使我感到可以放心地下这笔赌注。
存在复制过程最强有力的论据是达尔文过程本身，这本质上是一种复制竞争，而这种竞争又受多方面环境因素影响。这对于把事物从杂乱无章变为有条不紊确实是一种基本方法，要是脑不使用它，倒是会令人惊奇的。
复制过程对于精细的弹道运动，如投掷，也是必需的，为了在“发动时限”内作出投掷，需要成百个特异的运动指令模式。
在上一章中我们谈到关于人工传真的论据：在脑中的通讯需要模式的远程复制。
从1991年以来，对于一个能产生时空模式的拷贝的局部种经回路，我最倾向的候选者一直是“内部信箱”层中的相互增强的回路。大脑皮层的这些表层的联线是很特别的，对于一名神经生理学家来说。几乎可以说是使人惊奇的。我考察这些回路，想要知道出错的活动如何得到驾驭，为什么癫痫发作和幻觉并不常见。这些相同的回路也有某些结晶化的倾向，它们一定特别擅长于复制时空模式。
在一个微型柱中的上百个神经元中，约有39个是表层锥体种经元（即其细胞体位于浅表层正和孤）。正是它们的回路独具特色。
像所有其他锥体神经元一样，它们释放一种兴奋性神经递质，通常是谷氨酸。谷氨酸本身并没有独特之处，它是一种氨基酸，更典型是用作肽和蛋白质的一种构建单元。谷氨酸扩散过突触，打开下游神经元跨膜的几类离子通道，其中一种是专门让钠离子通过的，因此使下游神经元的内部电压增高。
谷氨酸所激活的第二种下游通道称为NMDA“通道，它既允许钙离子，又允许一些钢离子进入下游神经元。NMDA通道特别使人感兴趣，因为它与长时程增强（long－termpotentiatlon，简称LTP）有关，所谓LTP是突触强度持续时间较长的一种变化，在新皮层中可持续几分钟。（几分钟实际上又接近于神经生理学上的“短时程”，但LTP有时在海马——进化上较古老的皮层区域可持续几天，“长时程”的名字正是源于此。）
LTP产生于当几个输入几乎同步（在几十到几百毫秒内）到达下游神经元时，它只是简单地为那些输入信号把“音量控制”开关拧大几分钟。那些信号是一些“印记”，使在短时间内更易重新建立一种特定的时空模式。按目前我们所了解的，LTP是短期记忆最佳的基础，这种记忆不因分心而被破坏，人们也认为LTP对于真正持久的突触结构变化的形成提供骨架，这些变化是永久性的“印记”，有助于长期不用的时空模式的重新建立。
那些“内部信箱”层正是大多数NMDA通道所处的部位，大多数新皮层中LTP发生在那里。这些浅表层次有另外两个独特之处，均与表层锥体神经元彼此间形成的连接有关。平均而言，一个皮层神经元在03毫米半径的范围内所接触的神经元少于总数的10％，但是任何表层锥体神经元的兴奋突触中有约70％来自0．3毫米范围内的其他锥体神经元，因此表层锥体神经元可以说具有一种异常强�
