通过施加外部刺激,如一道亮光,研究人员能监控视觉神经元的反应。“我们认为这一过程采取了编码策略。”史恩说,相对简单的神经“点亮”方式能被耳朵、眼睛等感官接受,但对更复杂的过程,如“思想”过程或不同的感受器官同时输入、输出,基本还是个黑箱。

  研究单个神经元的活动还难以理解整个神经网络的功能,史恩和导师约尔·汉恩教授、物理与天文学院的埃希尔·本-雅可布教授进一步对更大的神经网络电路进行了观察,以寻找大脑信息编码的基本元素。他们利用纳米技术系统工具,同时探测多个神经元的活动方式,特别探测了在大量神经会合的节点处多个神经群之间的沟通联系。

  他们在观察这些神经群的时候发现,这些神经群的反应是只凭单个神经元无法预测的,这表示神经网络有一个等级结构,大网络由更小的次级网络构成。研究人员解释说,一个神经群要能支持神经网络的活动,并与其他群互相通讯,这最少需要40个神经元,才能完成其在功能网络中的各种任务。

  研究人员还表示,他们开发的工具也可以用来测试新药,或作为一种先进的人工智能,并帮助连接大脑和人造义肢。