连接在一起的神经元是如何相互激发的
为了快速准确地放大感官刺激，神经元电路需要特定的线路。大约70年前，“一起放电的神经元连接在一起”这一引人注目的观点出现了。然而，在计算模型中，连接在一起的神经元往往屈服于神经生物学中未观察到的活动和不稳定性的爆发。弗里德曼·曾克(Friedemann Zenke)的小组现在描述了一种合理而直接的机制，生物学可以用它来避免这个问题。
感知是可靠的，而且非常快。例如，你只需要一瞬间就能认出照片中的奶牛，并立即想起奶牛哞哞叫时发出的声音和干草的气味。要做到这一点，你的大脑需要迅速放大或抑制特定的信号，然后再将它们传播到大脑的各个区域。
1949年，心理学家唐纳德·赫布(Donald Hebb)提出了令人信服的“组装理论”，解释了大脑是如何实现这一壮举的。最好的概括就是这句咒语“神经元那火连在一起。”这个想法是，对同一刺激做出反应的神经元优先连接，形成“神经元集合”。这些联系是通过突触介导的，突触是神经元交流的微小连接，可以随着经验而改变，因此在学习和记忆中发挥关键作用。根据Hebbian理论，激活少数精选神经元足以触发整个神经元集合，从而为记忆回忆提供了一个假定的解释。然而，由于连接在一起的神经元更容易相互放电，在计算机模拟中，赫伯系综经常屈服于活动的爆炸，而这种不稳定性在神经生物学中很少被观察到。这种差异提出了一个问题，即如何将赫比学说与解剖学上看似合理的电路机制相协调，以提供快速的记忆回忆。
曾是Zenke小组博士生的Yue Kris Wu和Friedemann Zenke从计算神经科学的角度研究了这个问题。研究人员意识到矛盾修辞法是问题的核心。一方面，希布系综内的突触连接必须很强，才能通过激活其他细胞来促进快速回忆。另一方面，连接不能很强，以避免爆炸性活动，防止神经元集合关闭，从而阻碍后续的刺激处理。
在eLife上发表的一项研究中，Wu和Zenke描述了一种看似合理但直接的机制，它结合了神经生物学中观察到的几个电路元素，为矛盾提供了解决方案。这种机制被称为非线性瞬时放大，它有两个阶段:最初，强烈的正兴奋性反馈选择性地将刺激放大到临界阈值以上。随后，短期可塑性(生物突触的普遍特性)削弱了循环连接，从而重新稳定了系统，并允许整体进入抑制稳定的网络状态。
这项研究让我们更接近于理解神经回路如何处理信息，并做出了一些可以通过实验验证的预测。
