赫布理论( 二 ) _生活百科

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其中

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是从神经元 j 到神经元 i 的联接权重，

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是神经元 i 的输入。注意这是模式学习，每个训练样本都会导致权重改变。在Hopfield神经网路中，如果

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则

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恆为0（没有神经元和自身相连）。对于二进制的神经元（激发值只能为0或者1），如果它联接的神经元有相同的激发模式，则联接会设定为1 。另一种表达式为:

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其中

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是从神经元 j 到神经元 i 的联接权重， p 是训练模式的个数, ，而

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是神经元 i 的第

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个输入。（这是按照时段来进行学习，在所有训练样本都给出了之后再更新权重。）同样的，在Hopfield神经网路中，如果

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则

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恆为0（没有神经元和自身相连）。赫布理论有一个变体，称作哈里·克洛普弗理论（Harry Klopf's model），考虑了包括阻断等生理现象，可以再现很多生物学表现，也很容易使用。例外儘管赫布模型在长期增强作用中广泛使用，也还是存在一些赫布定理的反例，表明该理论在某些方面过度简化了。其中记录最详细的一个反例，表明了突触的可塑性不仅仅发生在神经元A和B之间，也会影响邻近的神经元。这是因为赫布学习对于突触的改变，取决于逆向信号对于前突触神经元的作用。通常传递逆向信号的化合物是一氧化氮，具有高度的可溶性和扩散能力，常常会影响到邻近的神经元。这一类扩散性的突触改变机制，被称作集结学习（Volume learning），即使不是对传统赫布模型的挑战，也是一种补充。赫布学习对镜像神经元的解释赫布理论和STDP已经被套用于解释镜像神经元的产生。镜像神经元不仅在个体做某种动作的时候会激发，而且当个体仅仅看见或者听见其他个体在进行类似的动作的时候也会激发。镜像神经元的发现，对于解释为何个体会对他者的动作敏感非常重要。当一个人感知到他人的动作的同时，激活了一套能让自己做出类似动作的行动模式。这套行动模式的激活，可以为知觉提供信息，以便按照自己行动模式来预言他人接下来会做什幺。然而，很难解释个体是如何产生既能够对自己的动作做出反应，又能够对于听见或者看见他人的动作做出反应的神经元。克里斯蒂安·克瑟尔和David Perrett认为，当一个个体在做一个特定动作时，他将会看到、听见、感觉到自己在做这个动作。这些对自我的感觉信号，将会激发这一类动作所对应的视觉、听觉和触觉神经元。因为这些感觉神经元总是会和引起这些动作的运动神经元同时激发，赫布学习机制告诉我们，对应这些感觉的神经元将会激发对应这些运动的神经元。当人们在镜子中看见自己，听见自己喃喃自语，或者模仿别人的时候，同样的过程也会发生。经过多次这样自我感受的经验，联接感觉神经元和运动神经元的突触将会增强，导致某个动作的声音或者图像就可以激发运动神经元，于是镜像神经元就这样产生了。许多实验都表明了，如果这个刺激和运动模式持续同时出现的话，运动模式可以被特别的声音或者视觉刺激激发。(一些实例请参考 Giudice et al., 2009)例如，从未弹过钢琴的人听到钢琴音乐的时候，头脑中和钢琴演奏有关的脑区并不会激活。在4个小时钢琴课里，被试的每一次触键都会和钢琴的声音联繫在一起，于是之后再听到钢琴音乐的时候可以激发脑中的运动区域。这再一次证明了STDP只有在突触前神经元的兴奋导致了突触后神经元的兴奋的情况下才会产生，而感觉刺激和运动模式之间的联繫，似乎也只有在刺激是紧随运动模式而出现的情况下才会形成。