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布法羅大學(xué)的一名神經(jīng)影像學(xué)研究人員開發(fā)了一種人類大腦的計(jì)算機(jī)模型，該模型比現(xiàn)有方法更真實(shí)地模擬了大腦損傷的實(shí)際模式。這項(xiàng)新穎的進(jìn)步代表了兩種已建立方法的結(jié)合，以創(chuàng)建數(shù)字仿真環(huán)境，該環(huán)境可以通過充當(dāng)特定神經(jīng)損傷假設(shè)的試驗(yàn)場來幫助中風(fēng)受害者和其他腦損傷患者。

UB藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院心理學(xué)助理教授克里斯托弗·麥克諾根說：“這種模型與大腦的功能連接精確地聯(lián)系在一起，并且能夠證明現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知障礙模式。”“由于該模型反映了大腦的連接方式，因此我們可以通過提供洞察力的方式來操縱它，例如，深入了解可能受損的患者大腦區(qū)域。

“最近的工作并未證明我們擁有人類大腦的數(shù)字傳真，但研究結(jié)果表明該模型的運(yùn)行方式與大腦的運(yùn)行方式一致，并且至少表明該模型正在采用可能朝一天的方向移動(dòng)的屬性會(huì)產(chǎn)生傳真�！�

這些發(fā)現(xiàn)為識(shí)別和理解大腦網(wǎng)絡(luò)及其功能提供了強(qiáng)有力的手段，這可能導(dǎo)致曾經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)和理解的可能性。

解釋McNorgan的模型首先要研究其設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本組成部分：功能連接性和多元模式分析(MVPA)。

多年以來，傳統(tǒng)的基于腦的模型一直依賴于一般的線性方法。該方法檢查大腦中的每個(gè)部位以及這些部位對刺激的反應(yīng)。這種方法用于功能連接的傳統(tǒng)研究中，該研究依賴于功能磁共振成像(fMRI)來探索大腦的連接方式。線性模型假設(shè)兩件事之間存在直接關(guān)系，例如，當(dāng)燈光閃爍時(shí)，大腦的視覺區(qū)域變得越來越活躍。

雖然線性模型擅長識(shí)別在某些條件下哪些區(qū)域處于活動(dòng)狀態(tài)，但它們通常無法檢測到多個(gè)區(qū)域之間潛在存在的復(fù)雜關(guān)系。這就是最新進(jìn)展的領(lǐng)域，例如MVPA，這是一種“可教學(xué)的”機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可在更全面的水平上進(jìn)行操作，以評估大腦各區(qū)域的活動(dòng)方式。

MVPA是非線性的。例如，假設(shè)有一組神經(jīng)元專用于識(shí)別停車標(biāo)志的含義。當(dāng)我們看到紅色或八邊形時(shí)，這些神經(jīng)元不活躍，因?yàn)樵诩t色與停止符(蘋果不是停止符)之間，或者在八角形與成為八角形之間沒有一對一的線性映射。停車標(biāo)志(董事會(huì)會(huì)議室桌不是停車標(biāo)志)。

McNorgan解釋說：“非線性響應(yīng)確保了當(dāng)我們看到紅色和八邊形的物體時(shí)它們確實(shí)會(huì)亮起�！背鲇谶@個(gè)原因，諸如MVPA之類的非線性方法一直是技術(shù)(例如自動(dòng)駕駛汽車所需的計(jì)算機(jī)視覺軟件)背后的所謂“深度學(xué)習(xí)”方法的核心�！�

但是MVPA使用蠻力機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。這個(gè)過程是機(jī)會(huì)主義的，有時(shí)會(huì)使相關(guān)性與巧合相混淆。甚至理想的模型也要求研究人員提供證據(jù)，證明理論模型中的活動(dòng)也會(huì)在相同的大腦條件下出現(xiàn)。

就其本身而言，傳統(tǒng)的功能連接和MVPA方法都有局限性，并且將每種方法產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行整合需要腦研究人員為弄清楚證據(jù)而付出大量的努力和專業(yè)知識(shí)。

但是，如果將兩者結(jié)合起來，局限性便會(huì)相互制約，換句話說，相互制約的結(jié)果是一個(gè)自我組裝的難題。

“這是我的巧克力和花生醬的時(shí)刻，”神經(jīng)成像和計(jì)算建模專家麥克諾根說。

“我的職業(yè)經(jīng)歷使我能夠廣泛地使用不同的理論模型。這種背景提供了一組特殊的經(jīng)驗(yàn)，使這種組合在事后看來很明顯�！�