突破认知！人脑与电脑惊人般相似，这个蛋白让神经细胞使用二进制存贮信息！
丁香学术
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大脑是人体最神奇的器官之一。
思维、记忆的产生一直以来都是神经科学研究的重要方向，随着科学的发展，人们对大脑的认识也逐渐清晰。
据悉，人脑的感知和产生思维的能力极为惊人，记忆能力庞大，预计可以储存 2,500,000 千兆的信息。
同时人脑的信息处理能力更是媲美超级计算机，它每秒都以比计算机更快的速度处理大量信息，可达每秒高达 10 到 16 次幂。
然而，这一切的物质基础是什么？很多时候研究更多的集中在神经回路上，具体到大脑是如何承载这些信息、执行这些能力的在很大程度上仍是未知。
2021 年 2 月 25 日，来自英国肯特大学的 Benjamin T. Goult 在开放获取期刊系列 Frontiers 旗下 Frontiers in Molecular Neuroscience（Front. Mol. Neurosci.）杂志在线发表了题为 The Mechanical Basis of Memory – the MeshCODE Theory 的观点文章（HYPOTHESIS AND THEORY ARTICLE）。
图片来源：Frontiers 网站截图
Dr. Goult 以综述观点的形式提出了所谓的 MeshCOD 理论（meshwork of switches that together form a code），即开关网络代码理论，这是一种理解大脑和记忆功能的革命性新理论。这一发现可能引起对大脑功能和治疗阿尔茨海默症等脑部疾病认识的革命。
在 Frontiers in Molecular Neuroscience 杂志发表的论文中，肯特生物科学学院的 Dr. Goult 的理论将大脑视为一台机超级计算机，而神经元细胞则像机械计算机一样，通过运行复杂的二进制代码来工作。
图片来源：Frontiers
这篇综述观点文章为了阐明自己的见解，洋洋洒洒 18 页，7 大假设，更是旁征博引 143 篇研究文献资料，还是非常值得一读的！
Dr. Goult 的假说描述了这个巨大的记忆分子网络是如何像开关一样运行在大脑的每一个突触上，用一个复杂的二进制代码来进行信息存储。这个学说确定了大脑中数据存储的物理位置，并表明记忆是以突触支架中分子的形态「书写」的。
图片来源：Frontiers
该理论是基于 Talin 蛋白质分子的发现。这种蛋白质分子含有「开关」（switch-like）结构域，这种结构域会随着细胞机械压力的变化而改变形状。
这些开关有两种稳定状态（0 和 1），这种存储在每个分子中的二进制信息模式依赖于之前的输入，类似于计算机中的历史记录功能。以这种二进制格式存储的信息可以通过细胞骨架产生的机械力的微小变化来更新。
在大脑中，数万亿个神经元之间的电化学信号发生在突触上，每个突触都含有一个 Talin 分子的支架。假定这种存在是结构性的，那么这项研究表明 Talin 蛋白的网络结构实际上代表了一个二进制开关阵列，具有存储信息和编码记忆的潜力。
图片来源：Frontiers
这种机械编码在每个神经元中连续运行，并延伸到所有细胞，最终形成一种协调整个有机体的机械编码机制。
从出生起，动物的生活经历和环境条件就可以被写入这一代码，创造出一种不断更新的、以数学形式表现其独特生命的方法。
Dr. Goult 在接受肯特大学采访时提到：「这项研究表明，大脑在很多方面类似于早期的查尔斯・巴贝奇 (Charles Babbage) 的机械计算机和他的分析引擎。在大脑里，细胞骨架充当杠杆和齿轮，协调细胞内的计算，以响应化学和电子信号。」
图片来源：Frontiers
计算机和动物体内的存储器的结构相似之处
「就像那些早期的计算模型一样，这一发现可能是对大脑功能和治疗脑部疾病的新理解的开始。」
搞清记忆的物理存储方式有着超乎想象的意义，甚至可能让各种科幻小说的描述成为可能。如果记忆和思维意识仅仅是一种自然界的生物化学反应，那么将来破解 MeshCODE 如何用存储运算能力反映世界或许可以实现。
或许未来人们不仅仅局限于认识记忆和思维的运算基础，甚至上传记忆，保留思维意识也并非虚谈。
当然，距离这一切还有很远的路要走。
1983 年由 Keith Burridge 及其同事发现，talin 是一种普遍存在的胞浆蛋白，在粘着斑中以高浓度存在。它广泛存在于胞质中，并对细胞骨架的组织、细胞外基质黏附有重要作用。体外实验表明缺失 Talin 将严重阻碍细胞伸展及细胞 - 胞外基质连接，而敲除 talin-1 基因对原肠胚时期的小鼠胚胎是致死的。
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参考文献：
Benjamin T. Goult, The Mechanical Basis of Memory – the MeshCODE Theory, Frontiers in Molecular Neuroscience (2021). DOI: 10.3389/fnmol.2021.592951
题图来源：站酷海洛 Plus
