02-01-003 YJango演化与自然相关

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前言 死亡的错误常识

繁衍和死亡不是生命中必不可少的部分，不惜一切代价的永远生存才是。想要生存就要预测信息，想要预测信息就需要学习模型，而个体的死亡正是种群学习模型的一种结果呈现。

遗忘不是缺陷，而是允许生命可以不再以个体的死亡为代价来学习模型的关键。因为在第二套学习系统中，遗忘代替了个体的死亡（自然选择），起到了筛选模型的作用。这也是为何遗忘又被称作神经细胞群的自然选择 - 神经达尔文主义1978年埃德尔曼。

1 远古的尝试

1.1 无聊的十亿年

由于生命只能在原有功能基础上涌现出复杂的功能（相变增强）。蛋白质间尝试，达成了一次涌现，真核细胞出现。细胞拥有了制造电脉冲的能力。例子：草履虫的应激反应。当演化出真核细胞后，生命的下一次涌现的一个发展方向，就是多细胞尝试。事实是，从真核细胞到神经网的形成，演化花费了十亿年之久。这证明了发生此次涌现的条件及其苛刻。因为这需要细胞间有稳定信息连接，而且还需要有统一的交流语言。

1.2 阿瓦隆大爆发

6.4亿年前埃迪卡拉纪的阿瓦隆大爆发。典型是狄更逊水母，细胞间构成像居民楼一样的结构，被动等待海水养分流过。细胞间线性聚集，独立生存，这决定了其外型。这类生物仅形成了细胞间稳定连接，但不是一种总体大于个体之和的涌现。

1.3 寒武纪大爆发

寒武纪时期，神经细胞与神经网出现。达成了一次涌现。人类社会在过去的250年中集中创造了人类史上97%的财富是否也是一种涌现呢。

2 神经元交流

2.1 术语

神经元组成：胞体，树突，轴突。轴丘（轴突与胞体连接处），突触（轴突与其他神经细胞连接处）。

神经元间组织：胶质细胞。起到的作用：支撑和隔离神经细胞并提供养分，解决了网络搭建问题。

施旺细胞：包裹在轴突上，形成髓鞘。髓鞘不是连续包裹轴突，其未包裹的部分称兰氏结。

突触间：突触囊泡（类比运输车）；神经递质（送信员）；受体蛋白/配体门控离子通道（收信员）

2.2 脉冲传递

神经细胞的电脉冲能力本质上在蛋白质间尝试阶段就以形成，但又经过演化。具体方式：

神经细胞激活前，处于膜电位-70mV（膜内减膜外为-70），初始阶段，称静息电位。使细胞达到初始状态的过程，称极化。实现方式：在蛋白质层面的钠钾离子泵消耗ATP（能量），来控制钠离子和钾离子的进出，让膜电位保持在-70mV。

神经细胞被激活后会发出电脉冲。神经细胞激活条件：轴丘的膜电位上升到-55mV。这是一个激活阈值，没有达到则不会发出电脉冲。

神经细胞被激活脉冲发送的过程，称去极化。实现方式：在蛋白质层面的电压门控钠离子通道在膜电位升到-55mV时开门使钠离子涌入，使膜电位急速上升到40mV。从而其他部分也接连达到激活阈值后去极化，从而形成电脉冲。这一效应称动作电位。但是动作电位不是连续在轴突上传导的，因为施旺细胞的包裹，它只会在兰氏结之间跳跃传导。而这加快了动作电位的传导速度，150m/s。

神经细胞脉冲发送后复位的过程，称再极化。实现方式：在蛋白质层面的电压门控钾离子通道在膜电位升到40mV时开门使钾离子涌出，使膜电位迅速下降到-70mV。

同时钠钾离子泵将膜电位调整至-70mV，返回初始状态。完成一次神经细胞的激活过程。

上述过程仅能实现神经细胞的电脉冲传递，并不能解释电脉冲交流。

2.3 脉冲频率

当动作电位传递到轴突末梢时，会让突触囊泡穿过细胞膜，释放神经递质。在接收信息的神经细胞膜上有很多不同的受体，在与特定神经递质结合时，会开门允许对应离子通过。这些离子有的会增高膜电位，有的会降低膜电位，影响膜电位累积到激活阈值的速度，从而调整了激活的频率。

激活阈值的达成与否，由所有与之相连的神经元所共同决定。

3 神经网功能

3.1 动物

众多细胞一起工作时，就可以传递信息，通过计算实现任意功能。神经网将感知到的光信号转化为电脉冲频率，整合计算后，经过另一组细胞群的传递，实时控制心跳血压肌肉等各功能。

3.2 食色性

动物的出现使生命拥有实时感知实时运动响应。这种能力使不同的个体可以充分洗牌后交配，不必担心近亲交配导致的备选个体的差异性不足，而被大批一次淘汰。

同时动物的出现伴随而来的是捕食者的出现。这极大增强了筛选压力。捕食者与被捕食者间特征的策略角逐，产生了两者间的相互筛选。使得筛选具有了正反馈机制。

3.3 始于寒武纪

由氧支撑的高额耗能（线粒体）。由神经系统所实现的感知运动。由性所增多的备选模型，由食所带来的筛选压力。由DNA序列所实现的稳定存储。