Често сравняваме човешкия мозък с компютър. В компютъра информацията се измерва с броя на битовете, които може да съхранява. В мозъка информацията се съхранява под формата на синаптична сила – комплексна структура на хипокампуса.
Много години учените се вълнуват от въпроса какъв обем информация е в състояние да побере човешкия мозък и как тя се съотнася към капацитета на компютъра. Сега учените от американския Институт за биологични изследвания „Солк“ (Salk Institute for Biological Studies) намериха отговора на тази загадка.
Откритията помагат да разберем как мозъкът е толкова ефективен, при положение че използва енергия в размер на 20 вата – колкото много бледа електрическа крушка. Учените са използвали нови техники, за да изследват компютърните възможности на сивото ни вещество.
„Открихме ключът към разкриването на принципа как невроните работят с малко енергия, но имат голяма изчислителна сила”, заяви Тери Сейновски, професор от американския Института „Солк“, един от ръководителите на експериментите. „Новите ни изчисления за паметта на ума сочат възможно увеличение от 10 пъти спрямо възприетите разбирания, до големина от най-малко петабайт, което е сходно на Световната мрежа”, обобщи данните Сейновски.
Реконструкция на позъчната тъкан в хипоталамуса
–––––––––––
Електрическите и химични процеси в мозъка текат чрез синапси, които свързват невроните. Използвайки теоритични алгоритми за дейността на веригите американските учени са установили, че тези връзки се уголемяват и намаляват според сигналите, които минават през тях. В открития модел, синапсите могат да се разширят до 10 пъти повече от познатата си форма, като поемат много повече информация, отколкото до момента се счита, че е възможно.
Synapse storage capacity estimate raised, brain energy-saving mechanism explained. https://t.co/b8UfVLMDDO pic.twitter.com/R5hRrQxiY2
— Bradley J. Fikes (@sandiegoscience) January 20, 2016
Как работят синапсите и невроните?
Синапсите между невроните образуват комплексни структури в мозъка – по-точно в хипокампуса – които контролират потока на информацията. На практика синапсите представляват електрически импулси, които преминават между два невронни аксона (нервни влакна) – отговарящи за изходящата информация и дендритите – отговарящи за входящата информация. Броят и размерите на синапсите определят какъв обем информация може да съхраняват мозъка на отделния човек.
Оказва се, че човешката памет може да побере 10 пъти повече информация от онова, което сме си представяли досега. Това означава, че може да побере 1 петабайт информация (1000 терабайта или 1 милион гигабайта) – което са равнява на 4.7 млрд. книги.
Казано на езика на компютрите, съществуват 26 вида синапси, които отговарят на 4.7 бита информация. Преди това учените смятаха, че мозъкът е в състояние да побира само по 1 бит за краткотрайна памет и 2 бита за дълготрайна.
Досега учените свързваха броя на синапсите в човешкия мозък с количеството информация, която може да съхраняват. Но сега те установиха, че съществуват поне 26 вида различни вида синапси. Всеки синапс може да съдържа около 4.7 бита информация – много повече, отколкото се приемаше преди. Освен това синапсите съхраняват както краткотрайна памет, така и дълготрайна.
Размерите и силата на синапсите може постоянно да се увеличава и намалява. Тоест на всеки 2 или 20 минути синапсите са уголемяват или намаляват и се адаптират към потока на информация, който получават.
„Това откритие има изключително голямо значение за нашите разбирания за капацитета на мозъка“ – казвай Сейновски. – „Скрит под очевидния хаос и бъркотия в работата на мозъка се оказва един много точен механизъм – що се отнася до размера и формата на синапсите, който досега оставаше скрит от нас“.
Изследването е публикувано в списание eLife
