第155章 大脑的 精打细算 与信息传递奥秘(2 / 2)

比如说,当眼睛看到危险场景,眼睛里的光感受器就像仓库的收货员,把光信号转化为神经冲动,然后通过视神经这条‘快递专线’,传递到大脑的视觉中枢这个‘信息处理中心’。”

骁睿突然坐直身子,眼睛一亮,好奇地插了一句:“等等,洛尘,那视觉中枢具体怎么处理这些神经冲动呀?是像电脑处理数据一样有固定的流程,还是更复杂些?”

洛尘清了清嗓子,继续说:“在视觉中枢里,神经元依据复杂的神经编码规则对信息进行分析与处理,可不是像电脑那样简单的 0 和 1 的运算。

每个神经元就像一个智能处理器,它们根据自身的特性和连接关系,对传入的神经冲动进行筛选、整合。

而且大脑不同区域分工明确,额叶(主要负责高级认知功能,如决策、情感调控等)像城市的决策中心,颞叶(主管听觉、记忆等)则如同城市的信息储存库。

这些脑区通过神经纤维束相互连接,协同完成各种生理和心理活动,这就是脑神经工作机理的大致情况。”

骁睿眉头紧皱,脸上写满了困惑,连忙追问:“哇,太复杂了!那这和最小自由能又有啥关系呢?洛尘,你再讲讲最小自由能是个啥概念。我怎么也想不明白这两者之间的关联。”

洛尘耐心解释道:“最小自由能原理在生物学领域那可是意义重大。

从物理层面来讲,自由能是系统可对外做功的能量。在生物体内,细胞和组织的各类活动都需要消耗能量,而大脑就像一个特别耗电的‘超级工厂’,遵循最小自由能原则。”

骁睿惊讶地提高了音量:“大脑居然这么耗能,那它是怎么遵循最小自由能原则的呢?难不成大脑也懂得‘节约用电’?”

洛尘笑着说:“简单来讲,大脑就像一个精打细算的管家,在处理信息、维持神经活动时,会像管理家庭开支一样,尽可能高效地利用能量,减少不必要的浪费,保证整个身体‘家庭’的能量平衡。

比如说,神经元在传递信号时,细胞膜上的离子通道就像管家手里精准的水龙头,会依据电化学梯度精准控制离子进出,以最小的能量代价完成信号传递。”

骁睿疑惑地问:“电化学梯度是什么,它怎么影响离子通道控制离子进出的呢?这听起来太专业了,我感觉自己的脑袋都快跟不上了。”

洛尘详细解释:“从专业视角而言,电化学梯度是指离子在细胞膜两侧的浓度差以及电位差的总和。

离子通道会根据这个综合的电化学梯度,精准地决定哪些离子该进入或离开神经元。这种基于电化学梯度的离子通道调控机制,是维持神经元电生理特性稳定以及神经信号精确传递的关键所在。

就像有研究表明,在大脑进行复杂认知任务时,相较于耗能较高的随机神经活动模式,遵循最小自由能原则的有序神经活动模式能使大脑能耗降低约 30% - 40%,同时保证信息处理的高效性 。

你想想,这是不是很神奇?大脑在悄无声息中就完成了这么精密的能量管理。”

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