Об'єм пам'яті в людському мозку виявився неймовірно великим. Цю тему досліджували американські неврологи: автори наукової роботи Террі Сейновскі (Terry Sejnowski) з інституту біологічних досліджень Солка і Крістен Харріс (Kristen Harris) з університету Техасу в Остіні, з колегами. Їх стаття опублікована в журналі eLife.
Вчені вивчили, як функціонують нейрони гіпокампу, при низькому енергоспоживанні вони показують високу продуктивність. Виявилося, що місткість мозку може бути в десять разів більше, ніж вважалося раніше.
«Це справжня бомба в неврології, - говорить Сейновскі. - Наші вимірювання об'єму пам'яті в мозку збільшують консервативну оцінку в 10 разів, як мінімум до петабайта, приблизно до об'єму всієї інформації в інтернеті ».
Сейновскі, очевидно, має на увазі тільки текстову інформацію. Але навіть у цьому випадку така оцінка дуже вражає.
У своїй роботі дослідники побудували 3D-модель тканини гіпокампу щура, на основі фактичних даних. І в цій моделі виявилося дещо дивне. Синапси - з'єднання між нейронами - виявилися продубльовані в 10% випадків. Тобто там були не поодинокі, а парні синапси.
Щоб заміряти різницю між цими продубльованими синапсами, група Сейновскі провела реконструкцію зв'язності, форм і обсягів речовини мозку щура на Наномолекулярна рівні, використовуючи сучасні мікроскопи та обчислювальні алгоритми.
«Ми були вражені, коли виявили, що різниця в розмірі синапсів з пар виявилася дуже маленькою, всього лише близько 8%, - говорить Том Бартол (Tom Bartol), один з учених. - Ніхто не думав, що різниця виявиться настільки маленькою. Це такий трюк від природи ».
Відкриття, що різниця в розмірі синапсів може становити всього 8%, означає можливість існування 26 категорій розмірів синапсів (за силою синаптичного зв'язку), а не всього декількох, як вважалося раніше. Це значно підвищує «розрядність» системи, що означає суттєве збільшення потенційного обсягу збереженої інформації. Результати дослідження демонструються у відеоролику.
«Грубо кажучи, тут на порядок більш висока точність, ніж хто-небудь міг уявити, - пояснює Сейновскі. - Наслідки цього відкриття можуть бути серйозними. Під видимим хаосом і безладдям речовини мозку знаходиться висока точність і акуратний порядок, який раніше був прихований від нас ».
Розрахунки вчених показують, що синапси змінюють свій розмір і властивості, залежно від переданого сигналу. Приблизно 1500 передач нейроімпульсів викликають зміни в маленьких синапсах (займає близько 20 хвилин), у той час як пару сотень передач (1-2 хвилини) змінюють великі синапси.
Іншими словами, кожні 2-20 хвилин синапси в мозку змінюють розмір, налаштовуючись на переданий сигнал.
Зроблені відкриття в роботі синапсів можуть знайти застосування і в інформатиці, у розробці надточних та енергоефективних систем, що використовують техніки глибинного навчання (deep learning) і нейромереж.
«Цей трюк мозку виразно допоможе проектувати найкращі комп'ютери, - сказав Сейновскі. Використання ймовірнісної передачі виявилося не менш точним і набагато більш енергоефективним як в комп'ютерах, так і в мозку ».
Немає коментарів:
Дописати коментар