IBM 研究人员认为已解决大脑消耗如此多能量的原因

我们对大脑知之甚少。几个世纪以来，科学家和研究人员一直在研究我们最复杂的器官的各个部分，并为最明显的部分命名。但我们仍然缺乏一些基本问题的答案，比如大脑如何利用其大部分能量，或者疾病如何使大脑中的神经元相互影响。

IBM 的一名研究人员发现了可能解答这些问题的答案：大脑在休息时（即不阅读、思考或做早餐时）的活动模型。IBM 神经科学家 James Kozloski 将其称为“大循环”。

“大脑在无所事事时会消耗大量能量。这是神经科学的一大谜团，”科兹洛斯基说。“除非有充分的理由，否则你不会在噪音上花费那么多能量。”

科兹洛斯基表示，大脑消耗的能量中约有 90% 未被充分利用，考虑到大脑消耗了人体总能量的 20%，这个比例是相当可观的。

他提出，大脑实际上总是通过一系列由神经元和组织构成的脑内通路循环信号。科兹洛斯基说，这些通路就像城市街道，大脑总是在追踪它们，重新追踪它们，然后再次追踪它们。这些通路本身贯穿大脑的三个功能区域：感觉（发生了什么）、行为（我能做些什么）和边缘（这对我意味着什么）。

大脑中有些区域会吸收新信息，但科兹洛斯基认为大脑的大部分能量都来自这些循环过程。由于这种模式是循环的，因此它被描述为“闭环”，而不是传统的思维方式，即大脑从世界获取输入，并将其转化为身体互动的输出。

为了验证这一理论，科兹洛斯基通过 IBM 的神经组织模拟器运行了该模型，这是一组模仿大脑中神经元激发方式的算法。

虽然我们可以通过 fMRI 看到大脑活动，但这项研究让我们更好地了解扫描中发生的情况，并使研究神经系统疾病变得更加容易。

科兹洛斯基提到，从进化的角度来看，这可能是人类根据过去的经验来预测新情况下会发生什么的机制。

但这项知识的一个直接应用可能是亨廷顿氏病研究。既然我们现在有了一个关于神经元如何协调其通信的理论，我们就可以研究神经元如何在物理上相互影响，正如 IBM 怀疑亨廷顿氏病的情况一样。

科兹洛斯基说：“在心理健康和神经退行性疾病方面，我们确实陷入了困境。亨廷顿氏病是由单一基因引起的，但在了解该基因如何导致神经退行性疾病方面尚未取得任何进展。”

但从新模型来看，一个错误基因产生的信息可能会对整个神经通路产生错误信息。如果基因产生突变蛋白质，而蛋白质改变了神经元发送或接收信号的方式，那么就会引起连锁反应，影响无数其他神经元。

虽然这项关于亨廷顿氏病的研究仍是一个假设，但科兹洛斯基乐观地认为，这一模型将帮助该领域以新的方式理解大脑。他说，下一个研究领域是找出这些路径是如何选择的，以更好地理解大脑的动机。作为一名进化生物学家，他认为有一个具体的原因有待发现。

科兹洛斯基说：“如果它没有做一些重要的事情，它早就被淘汰了。”

本文已更新，以反映 James Kozloski 名字的正确拼写，并纠正一个小的语法错误。