計算神經科學

計算神經科學是腦科學的一個分支，它用數學和電腦模擬來弄清楚大腦是如何進行計算的——也就是說，一團柔軟、濕潤、錯綜複雜的細胞，是怎樣把光、聲音和觸覺變成想法、決定和動作的。它不只是描述神經元長什麼樣、哪一個在什麼時候亮起來，而是提出一個更尖銳的問題：大腦到底在算什麼，又是按照怎樣的「配方」來算的？它把大腦當作一台神祕的機器，試圖反向拆解出在它內部運轉的規則，把這些規則寫成方程，再放到電腦上運行，看看一個虛擬的大腦會不會表現得像真的一樣。

它的研究方法是理論與實驗之間的來回往返。一位研究者可能會搭建一個模型——比如一小張由模擬神經元相互連接而成的網絡——給它一項任務，例如識別一個形狀或記住一個數字，然後檢查這個模型的活動是否與科學家從活體大腦中記錄到的情況相吻合。當模擬算錯了什麼，這種不一致就指向了缺失的一塊，於是模型被進一步打磨。這一點之所以重要，是因為大腦實在太精巧，單憑直覺無法理解：大約有八百六十億個神經元，每個又與成千上萬個相連，只有把它們的相互作用裝進精確、可檢驗的模型裡，我們才能解釋記憶、視覺或決策是如何產生的。這些模型也會反過來影響更廣闊的世界，啟發人工智慧系統，並幫助醫生理解像癲癇或帕金森病這類疾病到底出了什麼問題。