ニューロン細胞集団の情報表現の仮説として下記の3つがある。

1. おばあさん細胞表現(おばあさんを見て、自分の祖母だと認識する神経細胞があるという説)
2. 分散表現(組み合わせによる表現説。11011001＝いぬ、01100010＝ねこ)
3. スパース表現(多くの細胞を使わずに認識、記憶しているという説)

• 「有意情報」は基本的に並列情報であるため、ヒトの脳内で行なわれる情報処理は特定の並列パターンに特徴選択的反応性を持つ細胞集団の単位で行なわれる。同時入力という条件を基に階層的な分類処理が行われ、中枢系の複雑な機能は主にこれによって実現している。
• ここで最も汎用性の高いのが「分散型」であり、大脳皮質(Cerebral cortex)では学習記憶における「ツリー構造」や「情報ネットワーク」といった多彩な機能を実現している。複雑かつ大容量でありながらノイズや障害に強く、直感的な検索や冗長性による創造能力といったヒトの脳に特有の性質にも大きく関わっている。その分、正確さには欠け、湯水のようにエネルギーを消費する。
• 「おばあちゃん細胞説」では脳の「機能局在の細分化」が示唆されている。特定の情報に対応するため極めて的確な反応が可能だが、学習機能が限定されるので生後環境における適応度は低くなる。
• 「スパース表現」は省エネで、情報の簡略化による処理速度と複数マルチ処理に威力を発揮しますが、記憶容量にデメリットがある。
• このようなそれぞれの特性を組み合わせることで、例えば局在機能の固有処理によって認知・思考作業などの負荷を軽減したり、あるいは一時的にスパース処理を行い、段階的に複雑な情報を構成してゆくといった連携プレーが可能になる。