5、神经传递原理及其对网络建模的启示

神经传递原理及其对网络建模的启示

模拟研究与生物行为科学的关系

在人工神经网络架构的确定中，模拟研究提供了有前景的开端。与认知心理学和人工智能中常见的手工设计架构不同，网络结构是受神经解剖学、发育神经生物学和进化生物学实验观察约束的模拟产物。不过，这些约束较为“温和”，即模拟体现的是基本神经生物学过程的结果，而非过程本身。

例如，森夫特的神经解剖学模拟未明确实现基因决定的过程（如控制细胞表面相互作用的分子事件），而是体现了这些过程的影响（如细胞聚集）。同样，布尔戈斯的遗传/发育模拟未实现基本的神经发育过程（如NMDA受体在神经母细胞沿胶质纤维迁移中的作用），而是体现了这些过程的后果（如皮质神经元柱的形成）。

这引发了一个问题：模拟研究与为其提供信息的生物行为科学之间的适当关系是什么？有两条经验法则似乎很有用：
1. 模拟的任何方面都不得与实验研究不一致。如果基本生物行为过程的结果在模拟条件下会出现，那么模拟这些结果（而非过程本身）是可以接受的。因此，基于实验知识的不完全实现是可以容忍的，但不一致是不可接受的。例如，认知心理学的平行分布式处理方法中常假设单个单元能产生兴奋性和抑制性传出，但从生物行为学角度看，这与实验观察不一致，因为给定神经元的轴突末梢不会同时释放兴奋性和抑制性神经递质。
2. 受生物行为学约束的模拟只需实现那些模拟现象所需的最少生物行为过程。并非所有组成过程都必须在模拟中明确表示。应用于模拟的简约原则意味着进行符合生物行为学的模拟没有单一的“正确”水平。相反，模拟中明确实现的过程会随模拟的现象而变化。例如，模拟突触前神经元释放递质的时间和定量特性时，至少要实现一些导致胞吐的细胞内事件；而模拟递质释放对突触后神经元激活的影响时，可能不需要实现导致