1.8 神经元森林:好奇心的起源

作者: 汪波_偶遇科学 | 来源:发表于2018-11-19 12:25 被阅读15次

周日早上起来后,一家人简单吃了点东西。爸爸说,南边有一座森林覆盖的山丘,山顶上有海风吹过,应该很凉快。哥哥和妹妹想去,于是他们穿好登山鞋、拿着登山杖出发了。

爬到半山腰,时间还早,他们并不急着登顶,先歇息一下。他们坐在一棵大榕树,树冠覆盖了很大一片,垂下很多须根。妈妈拿出画板和铅笔速写。她就近取材,画周围形态各异的树木。不一会,五六棵不同的树就出现在画板上。

哥哥和妹妹被妈妈的画吸引过来,探着脖子观看。有些树的树冠就像是英国卫兵高高的礼帽,有些像撑开的一把遮阳伞,有些尖像高高的教堂的尖顶。每一棵树都使出浑身解数尽量承受更多的阳光和雨露。

爸爸也走过来,他一边喝水一边盯着画板上的树冠看了一会,说:“要是不告诉我这些是树冠,我以为是神经元的结构图呢!”

Cajal的手绘神经元

“哦,什么是神经元?”妹妹问道。

“神经元是大脑的组成部分,它很小,有点像发了芽的黄豆,伸出嫩须,和其它黄豆的嫩芽交织在一起。要是我们凑近了放大看神经元,就会发现每一个神经元会伸出无数条细线和别的神经元连接在一起,这些细线有的长得像张开的树冠,就像妈妈画的这些树。”爸爸说。

“大脑里有很多神经元吗?”哥哥问。

“嗯,如果把大脑比作星空,神经元就是每一颗星星。目前估算的恒星数量有几千亿颗,而我们的大脑里的神经元也有几千亿个。”爸爸说道。

“为什么神经元伸出的细线长得像树冠?”儿子问道。

“因为张开的树冠可以充分吸收阳光,而为了充分接收信息,神经元长成树冠的样子,就可以充分地接收四通八达的信息。”

“神经元是怎么相互连接的?”哥哥问。

“这些神经元彼此像电话线线一样联结,互相通风报信。每一个神经元伸出几千条电话线跟其它神经元通信。”

“那它们又是怎么处理这么多信息的?”哥哥问。

“一个神经元处理之后再传送到下一级神经元,这样许多神经元同时传递处理信息,我们就可以思考、感知、控制、甚至顿悟。”爸爸说道。

“可是这些神经元是怎么互相通信的?”哥哥问。

“实际上很简单,每个神经元从临近的神经元感知脉冲信号。如果脉冲信号足够多,它们叠加起来的强度就变得足够大,这个神经元就会发出自己的脉冲,传送到下一级神经元。就像投票,如果同意的人数足够多,那么一项决议就通过了。这样一级一级,信息就被传送和处理。”爸爸说。

显微镜下的神经元

“这么说,神经元的投票是少数服从多数的?”哥哥好奇地问道。

“对。不过除了这种投票型的神经元,还有另外一种共振型的神经元。”爸爸说。

“共振型是什么意思呢?”哥哥问。

“就像收音机,虽然天线接收到的电波很微弱,但只要电波频率与收音机的调谐频率相等,就会在收音机里激发出很强的信号。共振型的神经元也是类似,它不需要很多神经元叠加出很强的信号。”

“哦,这么神奇!”哥哥说。

“嗯。如果这种神经元接收到的微弱的脉冲信号的频率与自身的频率接近,神经元就会产生类似谐振的效果,激发出一个很高的脉冲信号传送给下一级。”爸爸说道。

“这么说,这种共振型神经元不需要很多其它神经元的“督促”?”哥哥问道。

“你说的很对!这就像学习,前者对应的是被动式的学习,只有受到学校、老师、家长的督促而且督促的力度足够大才会用功学习,也就是说输出取决于督促的力度;而后者,则像是收音机,在特定的频率下激发出兴趣,即使外部的督促很小,也会对知识产生了好奇,从而引发更大的动力去学习。”爸爸说道。

哥哥听了若有所思。

过了一会妈妈画完了,大家也休息好了。他们继续出发向山顶前进。

没走几步,天空中突然飘过来一大片乌云,携带着雨水,倾倒而下。他们赶紧找了一个地方躲避。过了一会,云渐渐散去雨停了。他们继续向山顶迈进。

爬到山顶的时候,天空完全放晴了。从山顶望去,一边是海边柔软的沙滩,一边是怪石嶙峋的群山。极目望去,远洋里又悄然升腾起一线白云。

一家人静静地眺望着远方。哥哥呆呆地望着眼前的山与海,爸爸走过来,问他在想什么?

“我在想,生命、星辰,究竟是什么?”哥哥说。

“这么大的问题!让我想想。也许是蛋白质、无机物?原子、夸克?也许是把它们聚合在一起的力量?”爸爸说。

“如果是最后一种呢?”哥哥说。

“如果是后者,这聚了又散开的白云,这坚固的山石和柔软的沙子,一切都不曾消失,只是在不同时间显现的不同形态而已。”爸爸指了指下面的海滩和山石。“时间可以把坚硬的捏碎,柔弱的聚合、爆发。时间让凝固的流动起来,让巍然矗立的崩塌瓦解。”爸爸继续说道。

“如果时间停止呢?”哥哥问。

“那不仅仅是地球停止转动。我们的宇宙就永远缩在一个比灰尘还小得多的空间里了。”

“为什么?”

“因为宇宙膨胀之初,比一个原子还要小得多,如果时间停止在那时,宇宙还不如一粒灰尘那么大。正是在时间的流逝中,宇宙才膨胀到现在能观测到的几百亿光年,而且还在继续变大中。”爸爸说。

“那宇宙有多大才是真正的大?”哥哥问。

“我们看一粒灰尘,觉得它很小,但是它仍然比肇始之初的宇宙大得多。同样,我们看现在的宇宙很大,直径超过几百亿光年。但是一百亿年后,现在的宇宙和那时比又像是一粒灰尘而已。这些都是时间的妙用。”爸爸说。

“这么说大和小都只是相对的。可是无论是谁也没法穿越一百亿年宇宙的岁月去看一下宇宙的大小。”哥哥说。

“是的。但是我们可以把我们的思维机器架设在这样一条无限长的时光轨道上,任意滑行。与这么长的岁月相比,任何昨日的烦恼、和明天的焦虑都微不足道,因为它们很快就会过去。”爸爸说。

在山顶上盘桓了一阵之后,他们下山回到营地,拆下帐篷,打包垃圾,踏上了回程的路。

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网友评论

  • 雪花如糖:在心理学中接触过关于神经元的知识,但只是浅尝辄止😊。读您的文,又学到了很多,尤其是投票型的神经元和共振型的神经元,举例生动形象,容易理解👍🌹
    汪波_偶遇科学:@雪花如糖 谢谢耐心阅读,这篇有点长,综合了几个学科的东西。共振型神经元其实研究生课程里的东西,很高兴有人读懂了:blush:

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