同的皮层密码。
综观皮层神经解剖学研究的编年史,这种跳跃式空间配置模式是绝无仅有的。我们对它的功能尚不知晓,但这肯定会使你想到,以0.5毫米相间隔的皮层区有时可能干着同样的事情,其活动模式是重复的,就像墙纸重复的图案一样。
如果这种空间模式较稀疏,几个大脑密码(如“苹果”和“柑橘”的密码)能够重叠起来使你形成一个范畴(如“水果”)。如果你试图把点矩阵打印机打印的几个字母重叠起来,你所得到的是一个墨团。但是,如果矩阵点子稀疏,你有可能把一个一个字母复原起来,因为它们每一个都产生十分清晰可辨的时空模式。因此,这类密码也能方便地用来形成能分解成若干单元的各种范畴,正像叠加的旋律常常能单个听出来一样。由于这种远程复制的特点,你能形成多模范畴,如“梳子”的所有内涵。
轴突并非光纤,因为在每一端都有许多细芽。真实的轴突并不终止于一点,而是展开于大型柱那么宽。真实的轴突束也不像一根相干的光纤束,与相邻的互不干扰,它们可以彼此交混起来从而使一个点走入叉路,其在另一端的终止位置发生偏移。真实的轴突的传导速度也会改变,一起开始的冲动可以在不同时间到达,使时空模式发生畸变。
实现所有这些关联功能的皮层区域,是白质这块蛋糕上的薄薄的一层糖霜。大脑皮层只有2毫米厚,但它具有深深的皱褶。新皮层有极均匀的神经元密度(除了初级视皮层的一层外)。不管是语言皮层还是运动皮层,如果你在皮层表面做一个网格,每平方毫米的新皮层约有148000个神经元。但是,若从侧面看,在2毫米深度的各层,可见某些区域上的差异。
进而,标准跳跃间距意味着有可能作往返传输,这是早期神经生理学家所假设的那种回响式回路。两个间隔0.5毫米的神经元能相互维持活动的持续进行。神经元在一次冲动后有一个称为不应期的死区,不应期持续l一2毫秒,在这一时间内几乎不可能引发另一次冲动。0.5毫米所需的传导时间约为1毫秒,然后突触延摘再使传递慢半个毫秒。这样,如果在两个神经元之间的连接足够强,你能想象,第二个神经元的冲动退回第一个神经元的时间,大抵与它恢复其产生另一冲动的时间相近。但是,神经元间的连接通常并不足够强,因此这样快速的放电(即使起动了)也不能保持下去(但对于心脏,相邻细胞间的连接强度确实足够强,当损伤减慢了传导时间时,循环性的重复兴奋是一种重要的病理现象)。
虽然短轴突的神经元的信息可能是较简单的,但轴突长于约0.5毫米的神经元总是采用一种信号放大装置;冲动,即一种标准大小的短暂的电压的变化(像拨弦古钢琴键的响度)。把冲动放大,并送入扬声器,听起来就是“咋”的一声,我们称之为神经元“放电”。为了避免标准大小变化的局限性,冲动常以与“帐号余额”成正比的速率重复。有时,特别是在大脑皮层,在成千上万的输入中只要有几个便能协同起来触发一个冲动。
如果皮层的标准跳跃间距的涵义不是一个冲动追逐其尾,那么这又有何种意义呢?看来,其意义很可能是导致同步化的产生。
幸好复制竞争能够做到这一点。对于那个物体假定有一种大脑密码,它是由所有被激活的特征检测器所形成的:颜色、形状、运动,可能还有碰击地板时发出的声音。不妨说,这种时空模式开始召募其同类(见图65)。
现在设想有另一个离“黄1号”和“黄2号”等距(0.5毫米)的表层锥体神经元。也许它仅接收微弱的黄色输入,因此它的表示黄色的放电并不活跃。但是这“黄3号” 兼从“黄1号”和“黄2号”接收输入。进而,从“黄1号”和“黄2号”这两个同步神经元来的某些输入,因有同样的传输距离,将一起到达“黄3号”的树突。这正是高保真音响迷所谓的“坐在热点上”,即坐在离安放在等边三角形顶点的两个扬声器等距点,略向一侧移动,立体声错觉即被破坏,你听到的是更近的扬声器的单声道音。在皮层接近“黄3号”的热点上,两个突触输入是相加的,即2+2=4(近似)。但是因为“黄3号” 的冲动发放阈值可能是10,因此它仍然保持安静。
许多普通人,以及那些对“计算机有心智”这一点持有异议的人的心里总嘀咕着的是,无法想象一种机制能产生心智。应用这一章所描述的构建单元,我能想象如何能构建一台思维机。你的标准可以不同,但这是你的选择。只要一个章节那么长的文字,你就可以看到一种“自下而上”的机械性实例,它能显示对于新奇和常规的事物我们的精神活动是如何在有意识和下意识的情况下运作的。
因为一个神经元可为6个其他的神经元所包围,所有这6个神经元都会在某一刻放电,我们因此具有了误差校正机制:即使有一个神经元想干些别的,它也会被迫回到那为其执拗的邻居已建立的协同模式中来。就其本质而言,这是一种误差校正程序,正是人工传真所需要的——要是纤长的皮层间的轴突终末干局部的终末所干