生物或者人腦神經元是有專門分工還是完全是通用的,也就是每個神經元可以做任何一件事情?

例如學習圍棋,經過訓練後是形成了一組專門的神經元專門執行圍棋活動,還是每個神經元都可以完成圍棋活動


大家都談不同功能分區的神經元的不可替代性,我就從結構和分類上說一說神經元的區別。

若以還原論的視角儘可能簡單地描述大腦神經網路,神經元只有兩種:興奮性神經元和抑制性神經元。而它們的典型代表是:

提供興奮性神經衝動的谷氨酸能主神經元(Glutamate principal neurons)

擁有抑制功能的γ-氨基丁酸能神經元(GABAergic neurons)。

這是目前對神經元最通用的命名方式,即這個神經元本身合成和釋放什麼神經遞質,它就叫什麼神經元。

比如,兒茶酚胺能神經元(合成並傳遞多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素等神經遞質)和血清素(也就是著名的五羥色胺5-HT)能神經元,膽鹼能神經元,內源性阿片肽能神經元,內源性大麻素能神經元···

不同的神經遞質,通常來說代表不同的功能,顯然是不能通用的。

與此同時,有時候這種命名方法也會出現尷尬,目前學界已經發現神經遞質共表達的情況,即一個神經元表達兩種神經遞質(好像是VTA的神經元能共表達谷氨酸和多巴胺,我記不清了,歡迎指正)。

那麼有時候我們會採用另一種分類方法:主神經元(Principal neuron)中間神經元(Interneuron)

主神經元,顧名思義,是指一個腦區佔據主導位置的神經元,它決定了這個腦區從整體上是興奮還是抑制的,對外發放長距離投射,以及傳遞什麼神經遞質。

在大多數腦區,主神經元通常依然是代表興奮性的谷氨酸能神經元;

但在有些部位,比如基底神經節(包括紋狀體、伏隔核等),主神經元是一種名為中型多棘神經元(medium spiny neuron, MSN)的GABA能的神經元(但是據說現在也發現它並不只是表達GABA)。

而從傳統意義上來說,腹側背蓋區(VTA)和黑質紋狀體(STN)的主神經元是多巴胺能神經元。

而其實我想重點介紹的是中間神經元。

縱觀全腦,雖然中間神經元僅占神經元總量的很少一部分(可能僅佔10-20%,不同的文獻提供的數據不一樣),但由於其多樣化的形態結構與生理功能,因而在調節、整合神經網路信號中發揮了極其重要的作用。

目前,許多精神病理學研究已經證明了GABA能中間神經元的功能受損是導致各種遺傳發育及精神類疾病的主要原因。

就我得到的資料而言,光是在海馬CA1區,就已經發現了21種不同的中間神經元,新皮層可能更多。

考慮到中間神經元的多樣性,可以基於三條標準對其進行分類:

(1) 形態特性,尤其是軸突的靶點選擇性(The target selectivity of the axon),典型的有籃狀細胞,其軸突通常靶向於主神經元的胞體和近端樹突,而吊燈狀細胞則通常與主神經元的軸突起始部位形成突觸;

(2)所表達的分子標記物,例如神經肽 (生長激素抑制素Somatostatin,膽囊收縮素Cholecystokinin,舒血管腸肽Vasoactive intestinal peptide和神經肽Y)和鈣離子綁定蛋白(小清蛋白Parvalbumin,鈣視網膜蛋白Calretinin,P86蛋白和Calbindin等);

(3)功能特徵,最重要的是動作電位的特性,比如Parvalbumin神經元又被稱為FSI神經元,其特性是能以極快的頻率快速放電。

Ps: 中間那個綠色的是主神經元。

中間神經元雖然數量佔比較少,但是其重要性完全不亞於主神經元。

首先,其最基本的功能就是調節主神經元動作電位的發放,使其更加精準。就好像給汽車安上一個剎車,才能在過彎的時候不至於衝出彎道;事實上,我們能夠完成各種精細的動作,完全離不開中間神經元所形成的神經微環路的調控(目前大環路和大投射已經研究得比較透徹了,各種中間神經元之間的微環路研究已經逐漸熱門起來),包括前饋抑制和反饋抑制的調節。

值得指出的是,神經微環路的複雜程度可能超出我們的想像,一個動作電位的最終發放,可能已經是好幾類甚至是更多的中間神經元共同協作的結果,各種抑制和去抑制作用摻雜其中,其峰電位、放電時間、頻率等各種電生理性質的變化,可能都有中間神經元參與其中。

其次,有證據表明,部分中間神經元還以某種方式參與了神經發生(neurogenesis),比如海馬的齒狀回如果缺乏中間神經元,會影響新生神經元的分裂成熟、樹突的發育及突觸整合,還會影響新生神經元的存活,最終干擾海馬的功能,是造成各種神經退行性疾病的關鍵因素;

再次,中間神經還參與突觸可塑性,並在腦發育的關鍵期(尤其是視覺發育的關鍵期)起了重要作用;

最後,中間神經元與神經振蕩關係密切(做腦電的同學快跪謝中間神經元),例如,PV神經元的放電就是Gamma波形成的必要條件,而theta波與PV和SST神經元的發放關係也很密切。

精神疾病和中間神經元,尤其是抑制性中間神經元的缺陷關係密切,這又是一個大的話題,這裡就不拓展了。

我想,題主的答案應該已經不言自喻了。

拓展閱讀:

Lewis, D. A., Hashimoto, T., Volk, D. W. (2005). Cortical inhibitory neurons and schizophrenia. Nature Reviews Neuroscience, 6(4), 312-324.

Tremblay, R., Lee, S., Rudy, B. (2016). GABAergic interneurons in the neocortex: from cellular properties to circuits. Neuron, 91(2), 260-292.

Hu, H., Gan, J., Jonas, P. (2014). Fast-spiking, parvalbumin+ GABAergic interneurons: From cellular design to microcircuit function. Science, 345(6196), 1255263.

Marín, O. (2012). Interneuron dysfunction in psychiatric disorders. Nature Reviews Neuroscience, 13(2), 107-120.


感謝 @劉柯 邀請,很有意思的問題。

說到我們的大腦,人們總會和現階段人類最精妙、完善的設計——電腦相比。因為人類已經很好地了解電腦,想通過電腦來了解大腦。

我們知道,電腦的核心CPU基本組成單元是與非門,也是這個東西:

來源:百度百科-與非門

無數的與非門組成CPU,能夠進行精確的運算。我們很容易把自己大腦想成電腦的CPU,那麼每一個神經元就像與非門一樣,經過複雜的連接可以進行精密的運算。

然而,神經元的複雜性要比我們想像的多。可以從形態(結構)與功能(連接)兩個方面來考慮。我們在中學學過,神經元由樹突、軸突、胞體三部分組成,分別負責信息傳入、傳出和整合。然而實際上神經元是多種多樣的,簡單來說有單極細胞(只有軸突沒有樹突),雙極細胞(有細長的樹突和軸突),偽單極細胞(『軸突假裝樹突』的細胞),多極細胞(比如脊髓中的神經元、大腦中的金字塔神經元,還有小腦的浦肯野式細胞。這些細胞的形狀差異巨大,也分別處於大腦的不同位置,自從分化了以後就各司其職,不會「反分化」。正是由於它們不同的形狀,才讓它們能更好地勝任當前負擔的工作。

A 單極細胞 B雙極細胞 C偽雙極細胞 D三類多極細胞 1脊髓中的運動神經元 2海馬中的金字塔形細胞 3小腦中的浦肯野式細胞。可以看出2和3樹突非常多,它們能夠接收、整合大量的信息。來源:《神經科學原理》

布羅德曼分區,正是根據大腦中細胞的形態不同,進行的分區。來源《神經科學原理》

從功能上來看,神經元傳遞信息的「介質」——「神經遞質」也不同,有興奮性遞質谷氨酸(味精的主要成分)來讓下個神經元興奮起來的,也有抑制性遞質γ-氨基丁酸(簡稱GABA)和乙醯膽鹼(Ach)來讓下個神經元抑制的。它們之間相互連接,組成錯綜複雜的環路,完成不同的功能。

從功能上,神經元還有許多不同的分類方法,如感覺神經元和運動神經元。感覺神經元分布在初級視覺皮層(枕葉,後腦勺的位置)、初級聽覺皮層(顳葉大致耳朵上方的位置)、初級體感皮層(頂葉頭頂往兩邊的位置),主要作用是處理接收到的圖像、聲音、體感信息,運動神經元大部分位於觸及運動皮層,也在頂葉,與初級體感皮層距離很近,主要負責運動的規劃與執行。由於運動神經元需要把神經信號傳遞到身體,往往會大一些,其中初級運動皮層第五層的貝茨細胞(Betz cell),最長能把軸突延伸到脊髓。

大腦中還有其他不同位置,有著形態相似但是執行任務不同的神經元,例如:垂體的神經元分泌激素,海馬的神經元掌管瞬時記憶,杏仁核的神經元控制情緒,前額葉的神經元負責規劃與自控,等等。

總而言之,人腦神經元是有明確分工的。

然而,明確的分工是否代表了就不能更改用途呢?這也不是的。大腦是一個動態的整體,它可以自己去學習、調整、適應。就像 @李競捷 的回答,知覺學習是處在感覺皮層的學習。另外,運動皮層學習與適應的能力更強,比如人日常學習一個新技能,揮拍、打球、投籃等等,都有運動神經元連接的改變在其中。甚至,運動皮層可以去學習使用神經義肢,最近芝加哥大學Nicholas Hatsopoulos發表了獼猴通過學習使用腦機介面,從而改變自己的腦網路連接的工作,展示了運動神經元不僅可以使用外部的機器手當做自己的手,甚至能學會控制另一邊的機器手,就是說同一類神經元,學會了不同的工作。當然,改變能力強的神經元像海馬、前額葉這些為記憶、決策的神經元具有更強的學習功能,這也是我們為什麼有記憶、為什麼會下圍棋等等。

Nicholas Hatsopoulos的工作[1],表現了運動神經元可以控制」另一側的「神經義肢。在學習過程中神經元的連接發生了改變。

綜上,大腦的神經元有專門分工,不是完全通用,但是也可以替代、學習新的技能、完成新的工作。我們對於大腦知之甚少,需要更多人、更多的精力投入研究。

參考書籍:

神經科學原理

文章:

[1]Changes in cortical network connectivity with long- term brain-machine interface exposure after chronic amputation


神經元是有專門的分工的,最簡單的,神經元就有兩個大類,興奮性神經元(一般我們稱之為椎體神經元,佔大多數)和抑制性神經元(數量比較少),這兩種神經元在神經環路中發揮著不同的作用,興奮性神經元,可以興奮他的下游神經元,相反,抑制性神經元可以抑制他的下游的神經元,同樣是興奮性神經元,在不同的腦區,發揮的作用也不一樣,在海馬區,興奮性神經元有兩類,一類參與處理來自內嗅皮層的嗅覺信息,而另一類,只參與來自視覺的方位信息。而抑制性神經元,主要分為三個亞類,分別是PV, SST, VIP,在神經環路中,前兩者是直接去抑制興奮性的椎體神經元,以維持神經網路的穩態,而VIP則是去抑制PV和SST,發揮一種去抑制的作用,由此可見,神經元是有專門分工的,不僅表現在不同種類的神經元間,也同時體現在同一種類型的神經元之間。


當然不是通用的,否則就沒有語言區通常都在左邊、就算左撇子語言區還是在左邊……這種事情了啊。

不過有時候微觀結構上,什麼腦區負責什麼具體功能,有時候也是隨機搶一塊地區來工作,比如要是腦子有一個腦區是專門存儲形容蔬菜的辭彙,那麼每個人腦子裡這個區域的精確位置就可以並不一樣(因為這個地盤是神經細胞搶的……333)。

再有就是,每層的神經元形狀不一樣,分泌的遞質也不一樣,形成突觸的修剪風格也不一樣,怎麼通用?
最後,作為一個元件,比如"下棋元件","做抉擇元件"這樣,它們要作為一個完整的帶網路結構的細胞團,才能發揮功能,就無所謂某一個特定細胞通不通用了。


謝邀,我先根據目前掌握的知識簡單回答一下,有時間的話會再補充。

先說結論:神經元是「不完全」通用的。也就是說:有些神經元有一定可以通用的能力,但是只能在特定情況產生。但是因為神經元的種類很多(尤其是多種遞質、多種電位特徵的),所以也有很多神經元完全無法通用。

我認為大腦對「選」什麼神經元表徵某個內容,是符合一個「能量最低原理「的,即類似人工神經網路里優化cost function,或者玻爾茲曼機的訓練。

所以,在大腦正常的情況下,基本上哪個神經元表徵什麼是相當確定而穩定的,尤其在低級皮層。

for example,在初級視覺皮層,有一個對視野完整的拓撲,對應在皮層上特定的功能柱。而視網膜的損傷,會造成皮層上的一個代償:

入上圖,大腦是不會浪費這個沒有輸入的這一小塊神經元的,會改變視覺原來的拓撲,讓它接受來自視野其他地方的輸入。從這個角度上來講,這些初級視覺皮層的神經元分工發生了「變化」。

即使沒有「損傷」這種很極端的事情發生,皮層神經元的分工也完全是可以被「經驗」所改變的。大腦中初級軀體感知皮層(S1)有一個對全身軀體感受完全的拓撲,就是那個著名的「倒立小人」,小人為什麼會手那麼大呢?主要還是手對我們太重要了,我們太多的日常認知任務和手分不開,所以大腦更精細的表徵手這個區域,讓我們日常任務可以完成的更好,而通過簡簡單單的一段時間訓練,比如在一段時間內增加中指的使用,也可以改變這個拓撲,提高經常使用這個區域的皮層表徵面積,其他區域,則會減少。在這個例子里,通過訓練,S1神經元也改變了他們的分工。

如下圖:

當然,我舉的這些例子,基本都是簡簡單單的,在低級皮層里的例子,寫在神經科學教科書里的。不過,我們也不能說他是完全通用的,要不然怎麼會有那麼多損傷大腦帶來的功能障礙的例子呢?

最後,再給一個新一點的例子。通過知覺學習,甚至可以發生跨腦區的代償。簡單來說就是通過人學習一個視覺任務,以前MT+皮層處理的信息被V3A皮層處理了,或者換句話說。這個「知覺學習「改變了這個特定任務的大腦功能分區。

結合題主的問題,就是,這個皮層這幾百萬個神經元的分工都因為訓練了幾天,被改變了。

詳情看這兒吧:

李競捷:在神經科學領域,有哪些反直覺的研究成果?

所以,一定程度上,神經元的分工是通用的,依賴於整體網路的特性。但是這個通用很有限度,比如只能在同一類型的神經元,而且在其他方面也有很大的限制。

References:

Kandel, E., Schwartz, J. (2013). Principles of Neural Science, Fifth Edition: McGraw-Hill Education.

Jenkins WM, Merzenich MM, Ochs MT, Allard T, Guic-Robles E. 1990. Functional reorganization of primary somatosensory cortex in adult owl monkeys after behaviorally controlled tactile stimulation. J Neurophysiol 63:83–104.

Chen, N., Cai, P., Zhou, T., Thompson, B., Fang, F. (2016). Perceptual learning modifies the functional specializations of visual cortical areas. Proc Natl Acad Sci U S A. doi:10.1073/pnas.1524160113


感謝 @劉柯 的邀請。

首先,絕大多數神經元是 "不通用" 的。原因有多種,我們舉例子來說。就以視覺為例子,從視網膜到高級皮層。

第一個例子,我們不妨看一下視網膜上的視桿和視錐細胞。人的視覺起始於視網膜,而視網膜上主要有兩種光感受器:視桿和視錐細胞。我們一般認為視錐細胞有更好的解析度,也負責與彩色視覺。視桿細胞更多,更適用於夜間和運動的判斷。由於神經節細胞的鏈接,視桿和視錐細胞所受到的信息有著不一樣的清晰度:一個神經節細胞基本對應一個視錐細胞;但是若干個視桿細胞針對一個神經節細胞。對於看到的信息(光),這兩類感受器就有不一樣的反應。互相併不通用。退一萬步,有一種嚴重的視覺疾病(暫無很好緩解方法)是由於視網膜上的神經元衰亡,倘若神經元都可以互相替代,這個問題就不成立了。

視桿視錐細胞的排列也不同。

第二個例子,是同一個皮層的神經元也大不一樣。在初級視覺皮層(V1),我們有大量神經元,可以提取出物體的邊緣信息(Hubel Wiseal, 1962),顯著性信息(Zhaoping, 2002)。讓我們回到Hubal和Wiseal兩位諾獎得主的研究中去。他們在1962年那篇著名的研究中檢測到了初級視覺皮層的複雜性。他們根據神經元的感受野把他們區分為簡單細胞,複雜細胞與超複雜細胞。

Hubel和Wiseal(1962)圖示的6種簡單細胞。

我們先看看簡單細胞。在接受到信息(來自LGN)之後,它們的活躍取決於光的強度,以及光的位置。比如圖1的那個細胞,當光線照在中間(打x地方)它的活躍會更興奮;反之照在邊緣(打三角地方),活躍會受到抑制。而CDEF這種明顯有分界的神經元,它們可以(不同地)提供邊緣信息。畢竟,在物體邊緣的時候會有明顯的亮度變化。按照Marr說法,就是看亮度分布的二次微分是否出現零交叉。正巧,CDEF這些神經元就是這一處理的第一步。我們進一步可以說,由於CDEF的感受野有細微不同,因此可以更精確地區分邊緣類型。

Marr對於邊緣識別的數學介紹。

那我們再看看複雜細胞,它們的活躍就不能被簡單地 「光照一個地方」 激起。而是得要特定的形狀(比如長條的光線)以某個角度(A-D),或者移動方式(E-F)才能激起。

複雜細胞真的很複雜。

因此,哪怕是在初級視覺皮層上,我們的神經元都會因為不同的刺激有不同的反應。而且差異不是簡單的,而是複雜的,立體的不同。因此,不同神經元還是不太一樣的,不通用。

第三,我們再看看高級功能區域的神經元們。David Perret 教授曾長期用單神經元記錄方式研究猴子顳上溝對於面孔的反應。最後他認為,這一區域的神經元會對社會交往有反應。比如下圖是一類對於 『向下看』 敏感的神經元。當看到往下看的臉之後,它的活躍就會更加顯著。就是這樣的神經元幫助我們搞明白 『他在看我么?在和我說話么?』

這個細胞能幫助我們識別視線朝下與否。

第四個例子,是關與梭狀回面孔區的。科學界有個很大的爭論,就是關於梭狀回面孔區到底是不是只對面孔活躍(domain specific)還是對於一大類物體都會活躍,無非面孔更特別一些。這一討論還涉及到一個關鍵問題:面孔識別是與生俱來的,還是由於生活經驗而逐漸習得。我個人觀點是有與生俱來的神經結構,但是完全的發育需要生活的經驗。讓我們回答話題上,遙想當年 Gauthier和Tarr (1999)就認為梭狀回面孔區的神經元會識別面孔之外的信息,比如汽車,也比如他們創造出來的Greeble。但是Kanwisher (2000)堅信只是針對面孔活躍。並且通過後續研究表明了這一點。無論任何,整個下顳葉區域有不少功能區,都對不一樣的物體活躍。

當然,最近也有研究發現,天生盲人的視覺皮層被聽覺侵佔。但是我想說的是,這個侵佔不是說視覺皮層變為了聽覺皮層。而是因為它們接收到的信息,以及對於信息的處理有一定相似性。所以說,針對某一個大腦皮層內的神經元,它並不真的是在解讀情緒,解讀面孔,解讀氣味,或者存儲記憶。對於它而言,就是進行一個信號處理。把最適宜的信號轉置成為適合下一層神經元處理的信息。它的輸入信息就是上一層神經元的電或者化學刺激。

總而言之,每一個神經元都有其特殊性。比如接受不一樣的信息源,對於不同來源又不一樣的反應等等。你看,同在初級視覺皮層上,簡單細胞就沒辦法越俎代庖,干複雜細胞的活兒。而sts的神經元也幹不了FFA的神經元的工作。

正是由於分工(根源沒準就是free energy principle),我們的大腦才能更好地,也更高效地處理世界。因此,太通用是不可能的,既複雜也不高效。

參考文獻:

Gauthier, I., Tarr, M. J., Anderson, A. W., Skudlarski, P., Gore, J. C. (1999). Activation of the middle fusiform"face area"increases with expertise in recognizing novel objects. Nature neuroscience, 2(6).

Hubel, D. H., Wiesel, T. N. (1962). Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat"s visual cortex. The Journal of physiology, 160(1), 106-154.

Kanwisher, N. (2000). Domain specificity in face perception. Nature neuroscience, 3(8), nn0800_759.

Perrett, D. I., Hietanen, J. K., Oram, M. W., Benson, P. J., Rolls, E. T. (1992). Organization and functions of cells responsive to faces in the temporal cortex. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 335(1273), 23-30.


謝邀(好久沒有收到邀請了)。

我自己略懂視覺,從這個角度來簡單說下我自己的想法。

這個問題最開始想的很簡單,仔細想想還很有意思。

先說結論,這個問題的答案,和你問的腦區,以及時間尺度有很大的關係。

先說一個定義一樣的東西吧,早先時候,人類大腦的分區都是根據解剖上細胞的不同形態來分的,後來開始慢慢轉向功能分區,但是大部分的邊界還是比較一致,在這認為每一個認為定義的腦區中間的神經元形態,差別不大。

我只能舉幾個簡單的例子來嘗試作為這個問題的答案。

1. 大家都能想到的初級視皮層,一般認為,在這個區域中的神經元,會主要對一些圖像的基本特徵做出反應,早在上世紀50年代,Hubel and Wiesel 就在貓的初級視皮層上,發現了對方向有特異性反應的神經元。 如果說他們倆記錄到的那幾個神經元,可以認為是有專門分工的,只對在感受野種那個方向的刺激有反應。

2. 人類的前額葉一般認為是高級認知功能的中心,挺小的一塊腦子(也不小了),承載了很多複雜而又完全不同的功能。從前額葉的功能和解剖形態來看,裡面的神經元還真是完全通用的。

多說幾句,感覺這個神經細胞的通用性兩類人比較好奇,第一類就是神經科學家,第二類是計算機科學家。想起了兩個工作,第一個是 Google 今年早些的一篇文章, One Model to learn them all,像搭積木一樣把不同的模塊組合在一起,用一個網路來完成不同的功能,印象深刻的一點是,在一些任務中,網路的一些 看起來不相關的 模塊中的部分神經元也被激活,這個感覺比較有趣。第二個也是今年早些,參加某個 腦科學與人工智慧的會議的時候,聽到了汪小京教授(上海紐約大學,計算神經科學)的一個報告,做的東西有點像,不過因為剛才去翻了下主頁,估計是未發表的工作,在這就不細說了。

3. 另外就是一直在說的可塑性,比如,視覺障礙的人,視覺區域可能會慢慢被聽覺區域佔領,導致這些人聽力要好於常人。這個也可以部分證明神經元是有通用性的。但是這一點存疑,考慮到時間尺度比較大,不確定神經元的形態是否發生了很大的變化,雖然從細胞發育可塑性的角度來講,成年之後細胞的形態很難發生很大的變化,但是我對這個領域關注不多,沒有去仔細看相關的東西,希望有人可以在評論區補充。

大概想說的就是這幾點。這個問題的答案可能更多的和腦區有關,在一些特定情況下要考慮時間帶來的影響。可能越是低級的感覺/運動區域,神經元偏向於專門分工,而越是往高級走,神經元偏向於通用。

我的觀點就是這樣,拋磚引玉。

Reference:

Kaiser, Lukasz, et al. 「One Model To Learn Them All.」 arXiv preprint arXiv:1706.05137 (2017).


首先,不同神經元產生的遞質可能不一樣。都是谷氨酸能神經元,也可能位於不同的核團,即使位於大腦和小腦皮質,皮質也分為很多層,每層樹突結構都不一樣。每塊皮質區域的功能也不一樣。肯定談不上是「通用」的。
不過你學習一個任務,一條通路上所有的神經元共同參與了這個功能,單拿出哪個神經元都不行。例如皮質-&>基底核團-&>丘腦&>-皮質環路,三個區域的很多神經元可以看做是共同完成了同一個功能,哪個位置損傷了都產生功能障礙。
同時有時候相鄰神經元處理類似的功能,例如電針刺激運動皮層導致某快肌肉出現某種收縮,移動電針的距離很小時還是引起這塊肌肉的這種收縮。在某些聯合皮質,這個定位更模糊,例如顳頂聯合區。某些感覺和運動皮質損傷了,周圍的聯合皮質也可以在丘腦的調節下代償這些功能。從這個角度來看這一部分神經元可以算是同時參與對個功能的,但應該不能說是全能。


離開生物醫學有幾年了,但我嘗試回答一下。

首先,肯定是有分工的。這個叫做「細胞分化」,因為人都是從一個受精卵這個單個細胞通過不斷分裂增殖而來。從一個細胞,成長為鼻子眼睛大腦肌肉等,當然也包括神經細胞。
所以細胞之間是不同的,肯定是有分工的。

那麼,有另一個概念就做「細胞全能性」。理論上,細胞有全套基因組,對吧,可以「逆分化」,重新變為「幹細胞」,再重新生長為其他細胞。
著名的克隆羊多利,我記得是皮膚細胞的細胞核和去核的卵細胞,結合之後,通過一些刺激,開始生長發育,最終成為一隻完整的羊。
現在已經有加入幾種化學藥物(四種甚至兩種),就可以讓正常細胞重新獲得「全能性」,重新發育為其他功能的細胞。

所以呢,已經分化為具體功能的細胞,不能通用,但有潛力重新獲得「全能性」重新發育分化的。

當然,不同類型的細胞重新獲得「全能性」的能力不一樣,而神經細胞是比較難的一般都拿「成纖維細胞」做實驗的。

以上。


二者有矛盾嗎?事實上支持雙方的證據都存在。


要睡覺了所以先簡單答一下,回頭醒了再來補齊。
1.單獨一個神經元是沒辦法獨立完成一個大腦活動的,不存在某個神經元負責什麼這種概念,而是腦區負責一項活動。一個很簡單的例子就是皮層上的運動神經元區塊。
2.任何一個複雜的思考所涉及的都是多個不同的任務,下圍棋起碼要涉及到記憶的提取和再固化,是個複雜的學習過程,不可能一個單獨腦區就能做到的。但是細分到小的任務上,確實可以說某個任務由某個腦區主要負責,比如說我目前在做的恐懼記憶,其產生就是由松果體負責。
3.但是這只是"主要"負責,大腦是一個連接在一起的整體。我繼續拿恐懼記憶來舉例子好了,恐懼產生於松果體,接下來會連接到前額葉和海馬回,一個主要負責存儲一個主要負責轉換,缺了任何一個都會影響記憶。
另外,也不是說一個腦區就只能做一件事,其他答案也說了,前額葉能做的事情多了去了。(當然有人認為這是沒有對前額葉進一步細分,比如說松果體就可以再分成前,中和後松果體,面對不同的腦活動就有不同的活躍區.......)
4.所以結論就是,大腦的神經元存在區塊上的分工,但是互相之間需要連接在一起才能完成任務。


謝謝邀請。一大早的,先留個坑。

一眼看題目我覺得神經元怎麼能單獨起作用呢?也就是說,就算人腦的功能分工十分精細,但也達不到每個神經元就有功能強大到「完成圍棋活動」這個任務。就我所在的視覺領域來說,倒確實有些關於神經元與物體識別相關的有趣發現。

先留個坑。


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