Category Archive for '神經生物'

Posted By Mr. Thursday 之前幾篇文章稍微提到了計算神經科學想要以數學的方法,計算出神經生物上詳細的模型,好的模型還可以在拿回電腦科學領域,尤其是人工智慧的問題上面,作為解決的方法。至於現在的機器學習方法,為甚麼我覺得不夠用呢?我主要是覺得困難在兩個地方:特徵 (feature) 的擷取,參數 (parameter) 調整過程中需要人的參與,以及文字意義 (meaning)學習上可能會有困難。以下就這三個部分來做個討論,順便討論計算神經目前能夠解決的部分,和未來有可能達成的目標 (人機介面: Brain-Computer Interface)。 首先先和各位談談二項式係數。不知道各位是否有學過多項式呢?如果不知道二項式係數,可以先看看下面這個巴斯卡三角形:

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Posted By Mr. Thursday 在〈神經元和動作電位〉和〈動作電位白話文篇〉裡面和各位提到了動作電位,英文是Action Potential,是我們神經細胞裡面訊號的基本單位。今天要和各位重新拜訪一下神經細胞和動作電位的原理,並且想像我們有如奈米機器人一般,進到大腦裡面,在微觀的世界裡面觀看神經細胞,看看動作電位 (Action Potential) 如何產生,訊息如何在不同的神經元 (neuron) 裡面傳遞。經過這一趟微觀世界之旅,相信我們又可以對自己的神經系統有一番不同的了解!

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Posted By Mr. Thursday 在《體溫發電機》一篇文章裡面提到了用體溫來發電的技術。然而天下沒有白吃的午餐,如果沒有作功,一顆球會往低處動,水會往低處流,肌肉不會無緣無故收縮把東西提起來。想要克服往能量低的地方走,就要給予能量才能夠讓球往高處移動,水從有插電的抽水機才能抽到高處的水塔,肌肉有能量才能產生位移造成肌肉收縮,讓東西可以被抬起來。即使是體溫,也是消耗能量才會有。 人體的能量來源,就是我們每天吃飯攝取的養分,消化吸收以後成為細胞的能量。然而,細胞沒有嘴巴,要怎麼吃飯呢?細胞消耗甚麼東西得到能量呢?消耗的東西又要怎樣子產生呢?今天就要和各位介紹在細胞的世界裡面,消耗的東西 (ATP),以及把養分轉換成細胞能量來源的胞器–粒線體 (mitochondion)。希望大家讀完這一篇,對於細胞世界如何運轉有更近一步的了解!

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Posted By Mr. Thursday 《時空線索》這部電影描寫一個人可以看到未來,英文片名為 “Deja Vu”。Deja Vu就是描述這種對未來的事情感覺有點熟悉,有種似曾相識的這一種感覺。Deja Vu原本是法文的辭彙,是由一位法國的心理精神研究者Émile Boirac在他書中第一次提出這種現象的研究,因此用法文稱呼這種現象為Deja Vu。Deja Vu有可以分為三種:似曾活過、似曾感覺過、似曾拜訪過。

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Posted by Mr. Thursday 這篇文章的標題翻譯成中文是:「康威:生命遊戲」。康威(John Horton Conway)是一位劍橋的數學家,生命遊戲是他在1970年發明的小遊戲。這個遊戲是一個模擬遊戲,首先有一個長方形棋盤,裡面劃分成許多小格子。每一個可以是活的細胞或死的細胞。每一步棋盤的狀態可以影響下一步的狀態,規則是: 如果某一格細胞在時間 t 是活著的話,那麼在時間 t+1 的時候 如果這格細胞只有一個鄰居或沒有鄰居活著的話,就死去 (因為孤獨) 如果這格細胞有四個或更多鄰居活著的話,就死去 (因為擁擠) 如果這格細胞剛好只有兩個或三個鄰居,則繼續活著 如果某一格細胞在時間 t 是死的話,那麼在時間 t+1 的時候 如果這格細胞剛好有三個鄰居的話,就活起來

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Posted By Mr. Thursday 在〈靈魂的紗窗:走訪人類的視網膜〉裡面我們提到了人類的視網膜,在〈視覺交響曲第二樂章: LGN〉裡面我們提到了視覺路經的中間站LGN(Lateral Geniculate Nucleus)。讓我們先稍微回想一下之前提到的內容吧!首先提到了視網膜,總共可以分為10層,如果大略分層的話可以分成三大部分:感光細胞、中間橫向整合層、以及神經結和離開眼球的視神經。我們提到了感光細胞其最後才碰到光,因為整個視網膜的分層是從靠近頭腦裡面數出來的,最裡面是感光細胞,最先碰到光的反而是神經結(ganglion cell)細胞。感光細胞又分為兩種:桿狀細胞和錐狀細胞(rod cell and cone cell),桿狀細胞不分辨顏色,負責夜間視覺,處理「大約」的形狀,錐狀細胞分辨顏色,可依照顏色再分為不同種類的錐狀細胞,負責比較「細緻」的視覺訊號,處理日間視覺。視神經離開眼球的地方會產生盲點。中間層則是整合不同地方的感光細胞的訊號,在視網膜就先做了一些訊號的前置處理(preprocessing)。 視神經離開了眼球之後,會先在Optic Chiasm交錯,讓左右眼的左視野訊號都到右腦,左右眼的右視野訊號都到左腦。接著會分別經過左右腦的LGN。LGN在Thalamus(丘腦)的後端,可以分為六層,分別接受1個M channel和2個P channel,所謂M channel就是從視網膜的M神經結傳過來的訊號,比較屬於移動和大概的訊號,P channel就是從視網膜裡面P神經結傳過來的訊號,處理比較小和細緻的訊號。 下面這張圖包含了整個視覺路徑的過程,一張是俯視圖,另外一張是側視圖。   

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Posted By Mr. Thursday 在〈靈魂的紗窗:走訪人類的視網膜〉裡,我們提到了人類的視網膜構造,總共可以分為10層,從光的感受體,到中間的中介神經元,到最後的神經結和穿越眼球出去的視神經。這10層的構造,等於是先把感受到的光作一些前置處理(preprocessing),譬如說錐狀細胞和桿狀細胞對顏色的區別能力就不同,才能夠在不同的感光環境中的適應。然而這些都只是前置作業,當視神經從視網膜離開眼球之後,到了哪邊,又是怎樣子轉換了訊號呢?且看這一篇的分享,只需要5到10分鐘的白話文閱讀,你對人類視覺的架構,又可以有新的認識與發現囉! 首先,要從上回的視網膜說起。人類有左右兩眼,每個眼球的視網膜可以大約分成兩個視區,也就是左視野和右視野。左視野和右視野接受到的光線,會沿著不同條的視神經離開眼球。最大的轉變,第一個是在Optic Chiasm的地方發生,各位可以看下圖,橘色的部分代表每一個眼球接收右視野的地方,藍色的部分代表每一顆眼球接收左視野的地方。我們沿著線條往下走,會發現在Optic Chiasm的地方,有了交錯。哪些東西交錯呢?是右眼的右視野從右邊交錯到左邊,左眼的左視野交錯到右邊。 為甚麼會有這種交錯呢?原因可能是因為原本每顆眼球,都有左視野和右視野的訊號。經過了Optic Chiasm這個地方,右視野(不管是左眼來的訊號還是右眼來的訊號)都會交給大腦的左半球來處理,左視野(不管是左眼來的還是右眼來的訊號)都會交給大腦的右半球來處理。這也就是為甚麼有些裂腦(split brain)的病人 ,在進行左右視野的實驗的時候,會有些奇特的情形,像是出現在左視野的字,看得到也寫的出這個字來,嘴巴卻說不出來這個字等等(因為Broca’s area負責講話功能,但是只出現在左大腦)。各位要注意一下,交錯之後,右視野到左大腦,左視野到右大腦喔!

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