人腦處於混沌邊緣

The human brain is on the edge of chaos
http://www.physorg.com/news156767725.html

March 20th, 2009

位於劍橋的研究者提出新證據指稱，人腦「活在混沌（亦做：渾沌）的邊緣（lives on the edge of chaos）」，在隨機（randomness）與秩序（order）的關鍵轉變點（transition point，過渡點）。這項研究發表在 3/20 開放存取的 PLoS Computational Biology 期刊上，對於先前充滿理論性臆測的某種點子，提供了實驗性的資料。

自我組織臨界性（Self-organized criticality，SOC，系統會自發性的組織它們自己以便在秩序與隨機之間的某一臨界點上運作，）能從許多不同物理系統的複雜交互作用中浮現，包括山崩、森林火災、地震以及心跳節律。

根據這項研究，由一個來自於劍橋大學、Medical Research Council Cognition & Brain Sciences Unit 以及 GlaxoSmithKline Clinical Unit Cambridge 的團隊所完成，人類腦部網路的動力學（dynamics）在某些重要方面與自然界中某些表面上非常不同的系統一樣。

運算網路證明，這些特性也展顯出擁有最理想的記憶（資料儲存）以及資訊處理的能力。尤其是，關鍵性系統亦能對其輸入中的小改變，作出非常迅速而廣泛的回應。"由於這些特性，自我組織臨界性很直覺的成為了腦部功能，諸如感知與行動，的一種模型，因為它能讓我們在各種精神狀態間快速切換以便能回應變化中的環境狀態，" 共同作者 Manfred Kitzbichler 表示。

研究者使用先進的腦部造影技術，在人腦中功能性網路的不同區域間，測量活動同步化（the synchronization of activity）當中的動態改變。他們的結果指出，頭腦是在一種自我組織臨界性的狀態中運作。為了支持這項結論，他們也在運算模型中研究這種活動的同步化，並證明他們在腦中所發現的動態分布（dynamic profile）確切地反映在模型中。總的來說，這些結果相當於強化了支持「人腦動力學存在於混沌邊界的某個臨界點上」這種構想的證據。

根據 Kitzbichler 表示，這項新證據只是個起點。"在未來的研究中，我們下一個要對付的問題自然是：如何進行關於認知表現或神經精神病失調（neuropsychiatric disorders）之關鍵動力學的測量以及它們的治療方法？"

※ 相關報導：

＊ Broadband Criticality of Human Brain Network Synchronization
http://dx.plos.org/10.1371/journal.pcbi.1000314

Manfred G. Kitzbichler, Marie L. Smith, Soren R. Christensen,
Ed Bullmore
PLoS Comput Biol 5(3): e1000314.
doi: 10.1371/journal.pcbi.1000314

＊ 意識來自何處？
＊ 頭腦晶片？神經運算？神經電腦？