神经网络的可塑性是指神经系统内在或外在因素影响之下转变到另一个构造态或功能态。包括正常可塑性、可塑性失常、适应性可塑性和危害性可塑性。
神经可塑性概念的提出
冯德培教授在1941年首先发现突触可塑性,即高频后强化作用,随着研究的深入,又进一步发现了高频刺激造成的突触“长期强化”作用和低频刺激造成的“长期弱化”作用。中国现代脑科学先驱张香桐首先提出了树突棘可以作为调节突触传递效率的结构的理论。通过恐惧记忆研究长期记忆的实验发现,在人脑发育过程中,突触密度会发生变化。赫伯提出,同步的电活动可造成突触加强或稳固,不同步电活动可造成突触削弱或消失。
不同年龄期的神经网络可塑性
发育期是神经网络的构建期,成年期是神经网络的成熟期,这两个阶段神经网络具有不同的可塑性。发育期有神经网络的大幅度修剪,不同网络有不同的修建关键期,经验是主导修剪的主要因素。成熟期则保存已有的神经联接,突触的功能和结构局部修饰,而有限的可塑性是保存已有经验和记忆所必需的。神经在受到创伤后,可以引起较大的可塑性(未损伤神经出芽和新的神经联接),发育的可塑性可以被唤醒。
创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目
创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目以“一体两翼”为结构,即以研究脑认知的神经原理为基础,用以研发脑疾病的诊断治疗方法和推动新一代人工智能的发展。
基础神经科学——大脑认知的神经原理,包括基本脑功能(感觉和知觉、学习和记忆、情绪和情感、注意和抉择等)神经环路和工作机理;高级认知功能(复杂抉择与执行、共情心、亲社会行为、意识、语言等)的神经环路和工作机理;认知功能发育的神经环路、遗传和环境因素对认知功能的影响。
脑科学的应用——脑疾病诊断和干预,包括阐释脑重大疾病的致病机理;确立脑重大疾病早期诊断各种指标(包括血液和脑脊液分子、基因、脑影像和脑功能指标);研发脑重大疾病早期干预、治疗与康复的新技术、新方法、新仪器的研发(包括药物、生理和物理技术);建立非人灵长类动物(猕猴为主)脑重大疾病模型,用于脑疾病干预/治疗与康复新技术、方法、仪器的研发。
脑科学的应用——脑机智能技术,包括脑机接口和脑机融合新模型、新方法;脑活动(电、磁、光、超声)调控技术;以及新一代机器学习模型和类脑计算机系统;类神经元的芯片、处理器、存储器和计算机类脑智能体和智能机器人;大数据信息处理和计算新理论。
神经调控与脑疾病治疗的思考
(1)需要合适的动物模型,尤其是非人灵长类动物模型,用于研发治疗手段临床前研究。(2)在阐明疾病相关异常神经环路之前,在病因(cause)不明时,对疾病表征(effect)的调控,可能带来治疗效果。(3)需要对物理调控手段参数有系统性研究(调控强度、合适调控时机和时长、调控位置)。(4)调控时机:在靶向的疾病表征出现时(环路激活时)施加调控。(5)个体化的神经调控:建立基于个体头颅解剖学特征的调控所引起的颅内电场模型和脑活动动态模型;基于在线脑活动动态变化观测(MRI和EGG)的闭环式调控。
声明:脑医汇旗下神外资讯、神介资讯、神内资讯、脑医咨询、Ai Brain 所发表内容之知识产权为脑医汇及主办方、原作者等相关权利人所有。