Човешкият мозък може да съхрани информация съпоставима с целия Интернет

Човешкият мозък може да вмести в себе си десет пъти повече информация, отколкото се смяташе по-рано – няколко петабайта данни, са изчислили неврофизиолози от института Солк.

Това е достатъчно да вмести почти цялото съдържание на интернет, става ясно от статия, публикувана в сп. eLife.


„Това е истинска бомба за неврофизиологията. Намерихме ключа към разбирането на това, как работят невроните на хипокампа – центъра на паметта, как успяват да съчетаят ниското ниво на енергопотребление с висока производителност. По най-консервативни оценки обемът на нашата памет е около десет пъти по-голям, отколкото смятахме по-рано, и е около петабайт, което е съпоставимо с цялата глобална мрежа“, казва Тери Седжновски (Terry Sejnowski) от Института Солк в Ла Хоя (САЩ).

Както обяснява Седжновски, днес учените смятат, че нашите спомени се съдържат в обособена част на мозъка, наричана хипокамп. Паметта в него се съхранява както във вид на електрически импулси, така и като химични сигнали, които нервните клетки обменят помежду си.

Авторите на статията решили да изяснят как протичат тези процеси, като създали пълноценен компютърен модел на хипокамп с размер една кръвна клетка. Симулацията дори на такава малка част от мозъка се оказала изключително сложна изчислителна задача поради огромния брой съединения между нервните клетки.


Като наблюдавали работата на синапсите – нервни окончания – в този модел, неврофизиолозите забелязали нещо изключително необичайно. Оказало се, че редица нервни клетки били свързани с едни и същи „съседи“ не с един, а с няколко синапса с еднакви размери и обем, което означава, че те предават две копия на един и същи сигнал.
От друга страна, синапсите, свързващи неврона с другите клетки, имали различни размери, което позволило на учените да определят „обема“ на единичния неврон, като изчислят типичния брой синапси с различни размери на всяка нервна клетка в хипокампа.
Както се оказало, невроните съдържат неочаквано много синапси с различни размери – 26 типа нервни окончания, всяко от които се отличава по обем от близките по размери до него синапси с 8,3%. Подобна цифра означава, преведено на езика на изчислителните устройства, че всеки неврон може да съхранява около 4,7 бита информация (26 = 2^4,7).
Как работи всичко това? Тайната се заключва в това, че синапсите предават информация не гарантирано, а с известен шанс, който учените оценяват на около 60 процента. Надеждността на доставката на данни се осигурява с многократно предаване на сигналите и специална система за „автокалибровка“ на синапсите – техните размери стават по-големи или по-малки на всеки две минути в зависимост от запитванията от другите области на мозъка и получаваните от тях отговори.

Благодарение на тези неочаквано големи стойности хипокампът на мишка – и очевидно на човек – е способен да съхранява на порядък повече информация, отколкото са смятали учените по-рано – около 5-20 петабайта данни, което е съпоставимо с обема на цялата глобална мрежа.

Подобни резултати затвърждават статута на мозъка като най-ефективното изчислително устройство – употребявайки само 20 вата енергия, нашата нервна система оперира с масиви от данни, недостъпни за съвременните суперкомпютри, отбелязва Седжновски.
Авторите на статията се надяват, че това откритие ще вдъхнови учените за опити да възпроизведат тези свойства на мозъка в свръхефективни изчислителни уреди.