大數(shù)據(jù)文摘作品

編譯：Zoe Zuo、張馨月 、小魚

大腦精密復雜，被稱為“地球上最復雜的生物結構”。馬里蘭大學工程學院的研究人員采用新計算方法，希望能深入了解聽力障礙與神經(jīng)網(wǎng)絡的動態(tài)變化之間的關系。

作為地球上最復雜的生物結構，大腦是如何讓它的神經(jīng)網(wǎng)絡適應新環(huán)境的呢?馬里蘭大學工程學院(A. James Clark School of Engineering)的電氣工程師和神經(jīng)科學家們聯(lián)起手來研究了這個問題。

他們利用信號處理的新技術追蹤了大腦在接收到一些“重要的”聲音時，例如當接收到有關獎賞(reward)的聲音時，額葉皮層(frontal cortex)和聽覺皮層(auditory cortex)之間的神經(jīng)元的互動方式。大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡在處理聽覺信息和決策制定方面發(fā)揮著作用，同時過濾了無關緊要的聲音或者背景噪音。

為了識別和理解大腦神經(jīng)網(wǎng)絡，研究人員們開發(fā)了高級算法對海量的復雜數(shù)據(jù)進行分類和整理。他們開發(fā)的自適應格蘭杰因果關系分析工具(Adaptive Granger Causality analysis)，可用于處理多種類型的大規(guī)模數(shù)據(jù)集。

工具鏈接：

https://github.com/Arsha89/AGC_Analysis

正是由于大腦復雜的結構，所以它能在快速、動態(tài)的交互中將各項功能連接起來。我們能完成各種任務、應對周遭環(huán)境，靠的就是大腦內(nèi)部的信號處理過程。

研究結果顯示，大腦內(nèi)復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡可以根據(jù)具體的任務要求而不斷重組。研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使沒有受到明顯的外部刺激，聽覺皮層神經(jīng)元之間的連接方式也發(fā)生了改變。下面的視頻展示了神經(jīng)元之間的互動。

負責這項研究的貝塔什•巴巴迪(Behtash Babadi)表示，“通過觀察這些神經(jīng)網(wǎng)絡在正常運作時的行為，希望能幫助我們深入了解聽力障礙與神經(jīng)網(wǎng)絡的動態(tài)變化之間的關系。”這項獨特的聯(lián)合研究表明了神經(jīng)工程學(neuroengineering)所具有的前景與價值。神經(jīng)工程學是學科間融合的產(chǎn)物，致力于促進我們對大腦運作原理的理解。該研究的相關結果已發(fā)表在《美國科學院院報》(Proceedings of the National Academy of Sciences)。