你在那支合唱队中的位置很像新皮层中一个表层锥体神经元所处的位置,这种神经元从四周的邻近神经元接收兴奋性输入。像这样的网络已经得到了广泛的研究,即使还没有对表层新皮层本身进行足够的研究。这种网络甚至只具有少量的反馈,也会发生同步化(这就是为什么我假设你有点重听,仅此而已入两个相同的钟摆如果靠得很近会趋于同步,这正是由于它们所产生的空气和架子的震动所致。据说在女宿舍里月经周期也会趋于同步。虽然像钟摆那样的谐波振荡器需要一点时间进入同步,但非线性系统(如神经元中脉冲的产生)能很快同步起来,即使相互连接强度比较弱。
这种同步化倾向一定与时空模式的复制有什么关系吗?这完全是一种简单的几何问题,这种几何问题古希腊人早在注视其浴室地板的瓷砖镶嵌时就发现了,我们中间许多人在墙纸图案中重新发现了它。
让我们设想一个“香蕉委员会”正在形成,各种神经元散见于初级视皮层的各处,它们对你所看见的香蕉的这种或那种特征有反应。香蕉外形的轮廓线对某些神经元是一种特别有效的刺激,这些神经元是专门检测边界及其朝向的。在色小斑块中有喜欢黄色的神经元。
鉴于它们倾向于彼此兴奋(假设其轴突末梢丛的跳跃间距为0.5毫米),它们将会有一种同步化的趋势——并不是在那个神经元(我将称为“黄1号”)中的所有冲动将与“黄2号”中的同步化,但有一定的百分比会在几毫秒内发生同步化。
现在设想有另一个离“黄1号”和“黄2号”等距(0.5毫米)的表层锥体神经元。也许它仅接收微弱的黄色输入,因此它的表示黄色的放电并不活跃。但是这“黄3号”兼从“黄1号”和“黄2号”接收输入。进而,从“黄1号”和“黄2号”这两个同步神经元来的某些输入,因有同样的传输距离,将一起到达“黄3号”的树突。这正是高保真音响迷所谓的“坐在热点上”,即坐在离安放在等边三角形顶点的两个扬声器等距点,略向一侧移动,立体声错觉即被破坏,你听到的是更近的扬声器的单声道音。在皮层接近“黄3号”的热点上,两个突触输入是相加的,即2+2=4(近似)。但是因为“黄3号”的冲动发放阈值可能是10,因此它仍然保持安静。
这意思并不很大。但这些突触是皮层浅表层中的谷氨酸突触,它01具有NMDA通道,可使钠、钾进入下游神经元。这本身也不是那么重要。
我暂时还没有告诉你,为什么神经生理学家发现NMDA通道与所有其他突触通道相比是如此令人神往;它们不仅对到达的谷氨酸敏感,也对预先存在的跨突触后膜的电压敏感。要是升高电压,那么下一个到达的谷氨酸将引起一个更大的效应,有时两倍于标准量。这是因为在正常情况下许多跨膜NMDA通道的中央嵌有一个镁离子,起着塞子的作用,电压增高将把这个塞子冲出,使在下一回谷氨酸打开闸门时原来被阻遏的钠和钙流入树突。
所有这一切的后果是重要的:它意味着同步到达的冲动比2+2所预期的更有效,其总和可以是6或8(非线性)。两输入的重复的近似同步化甚至更加有效,因为它正好是清除了彼此通道中的镁塞子。很快,来自“黄1号”和“黄2号”的重复同步输入有可能触发“黄3号”产生一个冲动。
标准间距相互再兴奋和NMDA突触强度的增高配合得天衣无缝,这都是因为存在同步化趋势。新出现的特性常常来自这种似乎无关事件的组合。
现在我们有了3个活动的神经元,形成一个等边三角形的三个角。但还可以有第四个,位于离“黄1号”和“黄2号”另一侧0.5毫米处。单个表层锥体神经元有多少轴突分支尚无许多资料,但是从顶上往下看、在一个用染料灌注作染色的表层锥体神经元再