大腦存儲容量有多大：相當13.3年高清電視錄像|神經元|存儲容量|樹突

　　美國索爾克生物學研究所科學家近日對人類大腦突觸的存儲容量進行測量發現，平均一個突觸能夠存儲大約4.7比特的信息數據。這就意味著人類大腦的信息存儲容量至少為1帕位元組，即1千萬億位元組，這一容量比此前想像認為的人類大腦信息存儲容量要大10倍。

　　索爾克生物學研究所研究團隊利用實驗鼠的海馬體組織建立起一個三維模型，他們注意到一些不尋常的現象。

　　在某些情況下，一個神經元的獨立軸突可以形成兩個突觸伸向另一個神經元的一個獨立樹突。這表明，第一個神經元似乎向接收神經元發送了一個複製信息。

　　新浪科技訊 北京時間1月22日消息，據國外媒體報道，美國索爾克生物學研究所科學家近日對人類大腦突觸的存儲容量進行測量發現，平均一個突觸能夠存儲大約4.7比特的信息數據。這就意味著人類大腦的信息存儲容量至少為1帕位元組，即1千萬億位元組，這一容量比此前想像認為的人類大腦信息存儲容量要大10倍。

　　人類大腦突觸主要負責記憶存儲。如果說人類大腦信息存儲容量達到1帕位元組，那麼如此龐大的信息相當於大約兩千萬個四抽檔案櫃所能夠存放的文字信息，或者相當於13.3年時長的高清電視錄像。科學家們此次研究成果發表於生命科學頂級期刊《eLife》之上，該成果同時解決了一系列長久以來的難題，如人類大腦為什麼如此精力充沛？為什麼能夠幫助工程師們製造如此強大的電腦？

　　該項研究負責人之一、美國索爾克生物學研究所科學家特里-塞吉諾維茨基表示，「這在神經科學領域算是一顆真正的重磅炸彈。我們發現了解密海馬體神經元是如何以較低能量實現高效計算的設計原理。通過對大腦記憶存儲容量的測量，保守估計這一容量應提高10倍，即達到1帕位元組。」

　　人類的記憶和思想是大腦中電波和化學活動的結果。這些活動的一個關鍵部分發生於神經元的分支（好比電線的線路）相互作用於某些特定結點（即突觸）。一個神經元的「輸出線路」（即軸突）與另一個神經元的「輸入線路」（即樹突）相連接，信號以一種被稱為「神經遞質」的化學物質沿著突觸傳遞，並告訴接收神經元是否將電信號傳遞給下一個神經元。每一個神經元可以通過數千個這樣的突觸與數千個其它的神經元聯繫。儘管科學家已經知道突觸的機能障礙可導致許多神經方面的疾病，但突觸的真正工作機制仍然是個謎。較大的突觸相對比較強大，比中等或小型突觸更可能激活周圍的神經元。

　　索爾克生物學研究所研究團隊利用實驗鼠的海馬體組織建立起一個三維模型，他們注意到一些不尋常的現象。在某些情況下，一個神經元的獨立軸突可以形成兩個突觸伸向另一個神經元的一個獨立樹突。這表明，第一個神經元似乎向接收神經元發送了一個複製信息。最初，研究人員並未在意這個複製品，因為在海馬體中發生這種現象的概率只有十分之一。但是，研究團隊成員湯姆-巴托爾意識到，如果他們能夠測量出兩種相似突觸之間的差異，就可能了解突觸的大小。「我們吃驚地發現，每一對突觸的大小差異非常小。平均說來，突觸的大小差異只有大約8%。此前沒有人去關注這麼小的差異。」

　　由於神經元的記憶存儲容量依賴於突觸的大小，那麼這8%的差異就成了一個關鍵的因素。研究人員將這種差異列入他們的演算法模型。巴托爾介紹說，「我們的數據表明，突觸的規模要比此前研究得出的結論大10倍以上。」在電腦術語中，平均一個突觸的信息存儲量約為4.7比特。塞吉諾維茨基認為，「這比此前任何人所想像的數據要高出大約一個數量級。」

　　這一發現成果也對大腦的驚人效率給出了一個合理的解釋。意識清醒的成人大腦可以產生大約20瓦持續功率，相當於一個昏暗的電燈泡。研究人員的發現成果還可以幫助計算機科學家研製超精確又極節能的計算機，尤其是那些採用「深度學習」或「人工神經網路」技術的計算機。塞吉諾維茨基表示，「大腦的這一技能完全可以為未來更先進計算機的設計指明方向。」（彬彬）

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