馬里蘭大學研究：人腦神經網路的動態變化和聲音感知

來自專欄 數據汪

大數據文摘作品

編譯：Zoe Zuo、張馨月 、小魚

大腦精密複雜，被稱為「地球上最複雜的生物結構」。馬里蘭大學工程學院的研究人員採用新計算方法，希望能深入了解聽力障礙與神經網路的動態變化之間的關係。

作為地球上最複雜的生物結構，大腦是如何讓它的神經網路適應新環境的呢？馬里蘭大學工程學院（A. James Clark School of Engineering）的電氣工程師和神經科學家們聯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）之間的神經元的互動方式。大腦的神經網路在處理聽覺信息和決策制定方面發揮著作用，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網路，研究人員們開發了高級演算法對海量的複雜數據進行分類和整理。他們開發的自適應格蘭傑因果關係分析工具（Adaptive Granger Causality analysis），可用於處理多種類型的大規模數據集。

工具鏈接：

https://github.com/Arsha89/AGC_Analysis

正是由於大腦複雜的結構，所以它能在快速、動態的交互中將各項功能連接起來。我們能完成各種任務、應對周遭環境，靠的就是大腦內部的信號處理過程。

研究結果顯示，大腦內複雜的神經網路可以根據具體的任務要求而不斷重組。研究人員還發現，即使沒有受到明顯的外部刺激，聽覺皮層神經元之間的連接方式也發生了改變。下面的視頻展示了神經元之間的互動。

點擊觀看視頻??

負責這項研究的貝塔什?巴巴迪（Behtash Babadi）表示，「通過觀察這些神經網路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網路的動態變化之間的關係。」這項獨特的聯合研究表明了神經工程學（neuroengineering）所具有的前景與價值。神經工程學是學科間融合的產物，致力於促進我們對大腦運作原理的理解。該研究的相關結果已發表在《美國科學院院報》（Proceedings of the National Academy of Sciences）。

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https://spectrum.ieee.org/biomedical/devices/math-explains-how-brain-makes-sense-of-sounds

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