神经系统中充满了随机性。这通常被认为是一种需要被降低的噪声:例如大脑中的计时器:HVC 和 Synfire Chain 模型中提到的共火链模型,其最大的优势就是降低从一组神经元到另一组神经元信息传递的时间误差[1]。那么大脑有没有利用这种随机性呢?与传统的看法相反,在斑胸草雀(Zebra finch)和秀丽隐杆线虫(C. elegans)的神经系统中都发现了神经回路主动产生的随机性[2,3,4,5]。1. 镶嵌皮层外侧巨细胞核(LMAN)向运动皮层注入随机性以探索不同歌声。斑胸草雀用于学习唱歌的脑回路示意图。RA, robust nucleus of the arcopallium,一个作用类似于哺乳动物运动皮层的神经核,直接控制运动输出;在成年草雀脑中HVC对RA的刺激性输入占主导地位,而在处于学习阶段的幼年草雀脑中LMAN对RA的刺激性输入占主导地位(见下文)。小鸟是如何学会唱歌的呢?强化学习(Reinforcement learning, RL)理论认为大脑采用的策略是:尝试各种不同的歌声,听起来好听的就继续唱,不好听的就不再重复*。这一策略要求在开始学习时主动探索各种不同的声音。这就像学习踢足球:如果你是一个新手,射门时你会有时把球踢进门,常常把球踢飞——而你在练习中逐渐学会的就是让球落在你想让它落在的地方。这一理论就要求神经系统主动探索运动空间,或者说尝试产生从未产生过的
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