ヘッブの行動の機構の表現
ヘブ則
ヘブ則は、1949年にドナルド・ヘブが提唱した神経科学の学習規則です。シナプスの可塑性、すなわち脳が学習によって変化する能力を説明するものです。 ヘブ則はしばしば、「一緒に発火するニューロンは結合する」というフレーズで要約されます。これは、シナプス前ニューロンの活動がシナプス後ニューロンの活動と繰り返し時間的に近い関係にある場合、そのシナプスの強度が増加することを意味します。逆に、シナプス前後のニューロンの活動に相関関係がない場合、シナプスの結合は弱まります。
神経回路におけるヘブ学習
ヘブ学習は、感覚系や運動系など、脳のさまざまな領域における学習と記憶の基礎となるメカニズムであると考えられています。例えば、ある特定の視覚刺激に繰り返しさらされると、その刺激を処理するニューロン間のシナプス結合が強化され、その刺激のより効率的な表現が可能になります。
生物学的基礎
ヘブ則は、長期増強（LTP）や長期抑圧（LTD）などのシナプス可塑性の細胞メカニズムによって裏付けられています。LTPは、シナプス伝達の持続的な増強であり、高頻度のシナプス前活動によって誘発されます。LTDは、シナプス伝達の持続的な減弱であり、低頻度のシナプス前活動によって誘発されます。
限界と代替案
ヘブ則は、脳における学習の単純化されたモデルであり、その限界があります。例えば、シナプス結合の無制限の成長を許容しておらず、これは生物学的に非現実的です。また、シナプス前ニューロンの活動のみを考慮しており、シナプス後ニューロンの活動やシナプス前後のニューロンの活動の正確なタイミングは考慮していません。
この限界を克服するために、ヘブ則のいくつかの修正版が提案されています。これらの修正版には、シナプス後ニューロンの活動、スパイクタイミング依存可塑性（STDP）、シナプスのスケーリングなどの要素が組み込まれています。STDPは、シナプス前後のスパイクの相対的なタイミングがシナプス結合の強化または減弱を決定する、より生物学的に妥当なヘブ則のバージョンです。