奥地利科学技术研究院的研究显示，大脑并非出生即白纸。它先建立极为密集的随机连接，再通过修剪进行优化，这种机制能极大提升学习效率。
长期以来，人们倾向于认为大脑在出生时是一张白纸，等待着记忆的笔触在上面书写。 然而，一项针对小鼠的神奇研究却给出了相反的结论：大脑在生命之初其实是满载且杂乱的，它通过在学习过程中不断自我优化来达到最佳状态。
来自奥地利科学技术研究院的神经科学家对小鼠从出生到成年的大脑进行了细致观察。 研究重点在于海马体中一个关键记忆回路的复杂性。 这个区域负责处理空间记忆，并将短期记忆转化为长期记忆。 团队发现，在最年轻的小鼠大脑中，这种名为CA3的锥体神经元网络极其密集，而且充满了看似随机的连接。 但随着它们长大，这些连接反而变得更加精简和有组织。
奥地利科学技术研究院的神经科学家 Peter Jonas 表示，这一发现相当令人惊讶。 他解释说，从直觉上看，人们通常会认为网络会随着时间的推移而生长并变得更密集。 但在实验中，科学家看到了完全相反的情况，这被称作修剪模型：大脑起初是满载的，随后才变得流线化并得到优化。 虽然目前尚不清楚大脑为何以这种方式发育，但研究人员认为，如果基础架构已经铺设完毕，神经元之间的连接可能会更加高效。
我们可以这样理解：如果大脑是一张白纸，相距遥远的神经元在通信之前必须先找到彼此，这会让成长中的大脑在学习时耗费更长时间。 想象一下，如果你需要从一个地点前往另一个地点，如果眼前已经有一张密集的道路网，你只需要挑选出最合适的路径，那速度显然会很快。 相反，如果你必须从零开始修筑一条通往目的地的道路，那可能要花上很长一段时间。
为了得出这一结论，研究团队测量了小鼠在三个发育阶段的电活动和其他细胞过程。 这三个阶段分别是出生后7到8天、18到25天的青春期以及45到50天的成年期。 实验揭示出，小鼠海马体回路中的神经元起初是密集且随机分布的，随着时间推移，它们会自我提炼成一个更有结构的网络。
研究人员认为，这种发育模式可能是因为海马体需要处理并链接来自眼睛、耳朵和鼻子的复杂信息。 对于神经元来说，这是一项极其艰巨的任务。 Peter Jonas 指出，最初过度的连接以及随后的选择性修剪，可能正是实现这种信息整合的关键。 虽然这些发现是否适用于人类大脑还有待观察，但这依然是一个引人入胜的视角。 这种观点让我们意识到，人的大脑或许更像是一件从大理石中凿刻出来的艺术品，而不是用黏土塑造成型的。 这项研究目前已发表在《Nature Communications》期刊上。
本文译自 sciencealert，由 BALI 编辑发布。
