Cilvēka Smadzeņu Atmiņa Varētu Saglabāt Visu Internetu

{h1}

Cilvēka smadzeņu ietilpība varētu būt pietiekami liela, lai visu glabātu internetā, apmēram 10 reizes lielāka, nekā tika domāts iepriekš.

Iespējams, ka jaunie pētījumi liecina, ka cilvēka smadzenes spēs savā atmiņā glabāt tik daudz informācijas, cik ir visā internetā.

Pētnieki atklāja, ka atšķirībā no klasiskā datora, kas informāciju kodē kā 0 un 1, smadzeņu šūna izmanto 26 dažādus veidus, kā kodēt savus “bitus”. Viņi aprēķināja, ka smadzenes varētu uzglabāt 1 petabaitu (vai kvadriljonu baitu) informācijas.

"Šī ir īsta bumba neirozinātnes jomā," paziņojumā teikts Terijs Sejnovskis, Salkas institūta biologs La Jolla, Kalifornijā. "Mūsu jaunie smadzeņu atmiņas kapacitātes mērījumi palielina konservatīvas aplēses par koeficientu 10."

Pārsteidzošs dators

Turklāt cilvēka smadzenes var uzglabāt šo prātam neaptveramo informācijas daudzumu, vienlaikus patērējot tik daudz enerģijas, lai darbotos blāva spuldze. [10 labākie prāta noslēpumi]

Turpretim datoram ar tādu pašu atmiņu un apstrādes jaudu būtu nepieciešams 1 gigavats enerģijas vai "būtībā visai atomelektrostacijai, lai palaistu vienu datoru, kurš dara to, ko dara mūsu" dators "ar 20 vatiem", sacīja pētījuma līdzautors Toms Bartols, Salkas institūta neirozinātnieks.

Jo īpaši komanda vēlējās tuvāk aplūkot hipokampu - smadzeņu reģionu, kam ir galvenā loma mācībās un īslaicīgā atmiņā.

Lai atvienotu prāta noslēpumus, izpētes grupa paņēma desmitiem šķēles žurku hipokampu, ievietoja to balzamēšanas šķidrumā, pēc tam to sagrieztu plānā kārtā ar ārkārtīgi asu rombveida nazi, procesu, kas līdzīgs "apelsīna sagriešanai", sacīja Bartols. (Lai arī žurkas smadzenes nav identiskas cilvēka smadzenēm, sinapses anatomiskās pamatīpašības un funkcijas visiem zīdītājiem ir ļoti līdzīgas.) Pēc tam komanda iegulda plānos audus plastmasā, apskatīja tos mikroskopā un izveidoja digitālos attēlus.

Pēc tam pētnieki vienu gadu pavadīja, izsekojot katra veida šūnām ar pildspalvu un papīru. Pēc visām šīm pūlēm komanda bija izsekojusi visām parauga šūnām, satriecoši niecīgam audu tilpumam. [Attēlu galerija: Einšteina smadzenes]

"Jūs varētu ievietot 20 no šiem paraugiem viena cilvēka matiņa platumā," Bārtols stāstīja WordsSideKick.com.

Izmēru sadalījums

Pēc tam komanda saskaitīja visus pilnīgos neironus jeb smadzeņu šūnas audos, kuru kopsumma bija 450. No šī skaita 287 bija pilnīgas struktūras, kuras pētnieki interesēja.

Neironi izskatās kā pietūkuši, nepareizi atvērti baloni, ar garām cīpslām, ko sauc par aksoniem, un dendrītiem, kas izšļācas no šūnas ķermeņa. Aksoni darbojas kā smadzeņu šūnas izejas vads, izsūtot molekulu uzplaiksnījumu, ko sauc par neirotransmiteriem, bet sīkie muguriņas uz dendrītiem saņem ķīmiskos ziņojumus, ko aksons sūta pa šauru spraugu, ko sauc par sinapsēm. (Konkrēto dendrīta vietu, kurā šie ķīmiskie ziņojumi tiek pārraidīti visā sinapsē, sauc par mugurkaula dendrītu.) Saņemošā smadzeņu šūna pēc tam var izšaut savu neirotransmiteru kešatmiņu, lai pārraidītu šo ziņojumu citiem neironiem, lai arī visbiežāk tas neko nedara atbildot.

Iepriekš veiktais darbs parādīja, ka lielākās sinapses mazina mazākās ar koeficientu 60. Šī lieluma atšķirība atspoguļo pamatā esošā savienojuma stiprumu - kamēr vidējais neirons ienākošos signālus nodod apmēram 20 procentus laika, šis procents laika gaitā var palielināties. Jo vairāk smadzeņu ķēde saņem treniņu (tas ir, jo vairāk tiek aktivizēts viens neironu tīkls), jo lielākas ir izredzes, ka viens šīs ķēdes neirons aizdegsies, kad cits tam nosūtīs signālu. Šķiet, ka šo neironu tīklu stiprināšanas process palielina fizisko saskares punktu sinapsēs, palielinot neirotransmiteru daudzumu, ko tie var atbrīvot, sacīja Bartols.

Ja neironi būtībā pļāpā viens ar otru sinapsē, tad smadzeņu šūnām, kas sazinās pāri lielākai sinapsēm, ir skaļāka balss nekā tām, kas sazinās pāri mazākajai sinapsēm, sacīja Bartols.

Bet zinātnieki nav daudz sapratuši, cik daudz neironu bija un kā tie mainījās, reaģējot uz signāliem.

Tad Bartols, Sejnovskis un viņu kolēģi savā hipokampas šķēlē pamanīja kaut ko smieklīgu. Apmēram 10 procentus laika viens aksons izzuda un bija savienots ar to pašu dendrītu pie diviem dažādiem dendrītiskiem muguriņiem. Šie nepāra bumbas aksoni sūta tieši tādu pašu ievadi uz katru dendrīta punktu, tomēr sinapses, kurās aksoni "sarunājas" ar dendritiem, mainījās vidēji par 8 procentiem. Tas nozīmēja, ka dabiskā atšķirība starp to, cik daudz ziņojumu starp diviem izmainīja pamatā esošo sinapsi, bija 8 procenti.

Tātad komanda pēc tam vaicāja: ja sinapses var atšķirties pēc lieluma ar koeficientu 60 un sinapses lielums mainās par aptuveni 8 procentiem tīras nejaušības dēļ, cik dažādu veidu sinaptisko lielumu varētu ietilpt šajā lielumu diapazonā un atklāt kā atšķiras smadzenes?

Apvienojot šos datus ar signālu noteikšanas teoriju, kas nosaka, cik atšķirīgiem jābūt diviem signāliem, pirms smadzenes var noteikt atšķirību starp tiem, pētnieki atklāja, ka neironiem varētu būt 26 dažādi izmēru diapazoni. Tas būtībā atklāja, cik daudz dažādu "balss" neironu tilpumu izmanto, lai pļāpātu savā starpā. Iepriekš pētnieki domāja, ka šīm smadzeņu šūnām ir tikai daži izmēri.

No turienes viņi varēja precīzi aprēķināt, cik daudz informācijas varētu pārraidīt starp jebkuriem diviem neironiem. Datori datus glabā kā bitus, kuriem var būt divas potenciālās vērtības - 0 vai 1. Bet tas binārais ziņojums no neirona (aizdedzināt vai nē) var radīt 26 dažāda lieluma neironus. Tāpēc viņi izmantoja pamatinformācijas teoriju, lai aprēķinātu, cik datu bitu var glabāt katrs neirons.

"Lai skaitli 26 pārvērstu bitu vienībās, mēs vienkārši sakām, ka 2, kas pacelti uz n jaudu, ir vienādi ar 26 un atrisina ar n. Šajā gadījumā n ir vienāds ar 4,7 bitiem," sacīja Bartols.

Šī glabāšanas jauda ir aptuveni 10 reizes lielāka par iepriekš ticēto, pētnieki tiešsaistē ziņoja žurnālā eLife.

Neticami efektīvi

Jaunie atklājumi arī izgaismo to, kā smadzenes glabā informāciju, saglabājot diezgan aktīvu darbību. Fakts, ka vairums neironu nededzina, reaģējot uz ienākošajiem signāliem, bet ķermenis ļoti precīzi pārveido šos signālus fiziskajās struktūrās, daļēji izskaidro, kāpēc smadzenes ir efektīvākas nekā dators: Lielākā daļa to smago pacēlāju nav darot jebko lielāko daļu laika.

Tomēr, pat ja vidējā smadzeņu šūna ir neaktīva 80 procentus laika, tas joprojām neizskaidro, kāpēc datoram ir nepieciešami 50 miljoni reižu vairāk enerģijas, lai veiktu tos pašus uzdevumus kā cilvēka smadzenes.

"Otra stāsta daļa varētu būt saistīta ar to, kā darbojas bioķīmija, salīdzinot ar elektronu darbību datorā. Aprēķinu veikšanai datori izmanto elektronus, un vadā plūstotie elektroni rada daudz siltuma, un ka siltums tiek tērēts enerģijai., "Sacīja Bartols. Viņš piebilda, ka bioķīmiskie ceļi var būt vienkārši daudz efektīvāki.

Sekojiet Tia Ghose on Twitterun . Seko Dzīvā zinātne @wordssidekick, Facebook. Oriģināls raksts par Dzīvā zinātne.


Video Papildinājums: Klāvs Renerts – Kā Darbojas Smadzenes, Kā Saglabāt To Veselību | Podkāsts Svarīgās detaļas.




Pētniecība


5 Iemesli Bailēm No Robotiem
5 Iemesli Bailēm No Robotiem

Karstumjutīgs Materiāls Atceras Četras Formas
Karstumjutīgs Materiāls Atceras Četras Formas

Zinātne Ziņas


Kā 'Piestūķēt' Guļot
Kā 'Piestūķēt' Guļot

Vingrinājumi Un Svara Zudums: Zinātne Par Muskuļu Masas Saglabāšanu
Vingrinājumi Un Svara Zudums: Zinātne Par Muskuļu Masas Saglabāšanu

Uguns Skudras Skraida Apkārt Zemeslodei 16. Gadsimta Kuģos
Uguns Skudras Skraida Apkārt Zemeslodei 16. Gadsimta Kuģos

Klimata Izmaiņas, Kas Saistītas Ar Straujajām Sugu Svārstībām
Klimata Izmaiņas, Kas Saistītas Ar Straujajām Sugu Svārstībām

Par Molliju Edmondu
Par Molliju Edmondu


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com