Principles of Neural Design

تحقیقات علوم اعصاب با استفاده از بیش از پنجاه هزار عصب‌شناس از روش‌های پیشرفته‌تر استفاده می‌کنند. کوهی از حقایق و مکانیسم های جدید پدیدار شده است. و هنوز یک چارچوب اصولی برای سازماندهی این دانش وجود ندارد. در این کتاب، پیتر استرلینگ و سایمون لافلین، دو عصب‌شناس برجسته، تلاش می‌کنند تا این شکاف را پر کنند و مجموعه‌ای از اصول سازمان‌دهی را برای توضیح دلایل طراحی عصبی که به مغز اجازه می‌دهد تا این اندازه کارآمد محاسبه کند، بیان می‌کنند.

در تلاش برای "مهندسی معکوس" مغز -- جدا کردن آن برای درک آن -- استرلینگ و لافلین ابتدا به این فکر می کنند که چرا یک حیوان باید به مغز نیاز داشته باشد و توانایی های محاسباتی از باکتری گرفته تا تک یاخته و کرم را ردیابی می کند. آنها مغزهای بزرگتر و مزایای "تنظیم پیش بینی" را بررسی می کنند. شناسایی محدودیت های طراحی عصبی و نیاز به \"نانوفی\"؛ و مسیرهای کارایی در یک سیستم مولکولی یکپارچه، انتقال نوری را نشان می دهد. آنها نشان می دهند که اصول طراحی عصبی در مقیاس های ظریف تر و سطوح پایین تر در مقیاس های بزرگتر و سطوح بالاتر اعمال می شود. کارایی سیم کشی عصبی را شرح دهد. و یادگیری را به عنوان یک اصل طراحی بیولوژیکی مورد بحث قرار دهید که شامل "فقط آنچه لازم است ذخیره کنید".

استرلینگ و لافلین از حدس و گمان در مورد اینکه چگونه مغز ممکن است کار کند و تلاش کند احساس آنچه قبلا شناخته شده است. سهم متمایز آنها جمع آوری مجموعه ای منسجم از قوانین اساسی و مثال زدن آنها در مقیاس های فضایی و عملکردی است.

Neuroscience research has exploded, with more than fifty thousand neuroscientists applying increasingly advanced methods. A mountain of new facts and mechanisms has emerged. And yet a principled framework to organize this knowledge has been missing. In this book, Peter Sterling and Simon Laughlin, two leading neuroscientists, strive to fill this gap, outlining a set of organizing principles to explain the whys of neural design that allow the brain to compute so efficiently.

Setting out to "reverse engineer" the brain -- disassembling it to understand it -- Sterling and Laughlin first consider why an animal should need a brain, tracing computational abilities from bacterium to protozoan to worm. They examine bigger brains and the advantages of "anticipatory regulation"; identify constraints on neural design and the need to "nanofy"; and demonstrate the routes to efficiency in an integrated molecular system, phototransduction. They show that the principles of neural design at finer scales and lower levels apply at larger scales and higher levels; describe neural wiring efficiency; and discuss learning as a principle of biological design that includes "save only what is needed."

Sterling and Laughlin avoid speculation about how the brain might work and endeavor to make sense of what is already known. Their distinctive contribution is to gather a coherent set of basic rules and exemplify them across spatial and functional scales.