Mozak može pohraniti gotovo 10 puta više podataka nego što se mislilo

Znanstvenici su iskoristili novu metodu za precizno mjerenje količine informacija koje mozak može pohraniti, što bi moglo pomoći u poboljšanju našeg razumijevanja učenja

Mladen Smrekar ponedjeljak, 10. lipnja 2024. u 20:12
Istraživači Sveučilišta u Chicagu kvantificirali su koliko se informacija može prenijeti kroz sinapse, uzimajući u obzir i
Istraživači Sveučilišta u Chicagu kvantificirali su koliko se informacija može prenijeti kroz sinapse, uzimajući u obzir i "pozadinski šum" mozga vecstock

Slično računalima, pohrana memorije u mozgu mjeri se u bitovima, a njihov broj ovisi o vezama između njegovih neurona, odnosno sinapsama. Znanstvenici su vjerovali da sinapse postoje u prilično ograničenom broju veličina i snaga, što onda ograničava kapacitet pohrane mozga. Međutim, ova je teorija posljednjih godina dovedena u pitanje, a nova studija u časopisu Neural Computation podupire ideju da mozak može zadržati gotovo 10 puta više informacija nego što se mislilo.    

Sinaptička plastičnost

Istraživači Sveučilišta u Chicagu razvili su vrlo preciznu metodu za procjenu snage veza između neurona u dijelu mozga štakora. Te sinapse čine temelj učenja i pamćenja jer moždane stanice komuniciraju na tim točkama i tako pohranjuju i dijele informacije. 

Između neurona u ljudskom mozgu postoji više od 100 bilijuna sinapsi 📷 djvstock
Između neurona u ljudskom mozgu postoji više od 100 bilijuna sinapsi djvstock

Između neurona u ljudskom mozgu postoji više od 100 bilijuna sinapsi. Kroz te sinapse pokreću se kemijski glasnici, olakšavajući prijenos informacija kroz mozak. Sinapse jačaju ili slabe kao odgovor na to koliko su aktivni neuroni koji ih čine, riječ je o fenomenu sinaptičke plastičnosti, a "jačanje" sinapsi omogućuje nam da zadržimo nove informacije.  

Informacijska teorija

Znanstvenici su se dugo mučili pokušavajući precizno izračunati sinaptičku plastičnost i izmjeriti koliko informacija može pohraniti svaka sinapsa. No sad su istraživači iz Chicaga iskoristili informacijsku teoriju, matematički način razumijevanja načina na koji se informacije prenose kroz sustav. To im je omogućilo da kvantificiraju koliko se informacija može prenijeti kroz sinapse, uzimajući u obzir i "pozadinski šum" mozga. 

Razvoj ljudskog mozga vrlo je složen projekt u tijesnom vremenskom roku. U ovom 12 do 14 tjedana starom embriju živčane stanice se razmnožavaju brzinom od oko 15 milijuna na sat 📷 National Institute of Child Health and Human Development
Razvoj ljudskog mozga vrlo je složen projekt u tijesnom vremenskom roku. U ovom 12 do 14 tjedana starom embriju živčane stanice se razmnožavaju brzinom od oko 15 milijuna na sat National Institute of Child Health and Human Development

Prenesene informacije mjere se u bitovima, tako da sinapsa s većim brojem bitova može pohraniti više informacija od one s manje bitova, objašnjavaju istraživači sveučilišnog Laboratorija za računalnu neurobiologiju na Institutu za biološke studije Salk

Prilagodba snage

Analiza je pokazala da sinapse u hipokampusu mogu pohraniti između 4,1 i 4,6 bita informacija. Time su potvrdili ono što su mnogi neuroznanstvenici dosad samo pretpostavljali: da svaka sinapsa nosi mnogo više od jednog bita.  

Istraživači su analizirali parove sinapsi iz hipokampusa štakora, regije mozga koja ima glavnu ulogu u učenju i formiranju pamćenja. Ovi parovi jačali bi i slabili za točno isti iznos, što sugerira da mozak vrlo precizno prilagođava snagu određene sinapse 📷 freepik
Istraživači su analizirali parove sinapsi iz hipokampusa štakora, regije mozga koja ima glavnu ulogu u učenju i formiranju pamćenja. Ovi parovi jačali bi i slabili za točno isti iznos, što sugerira da mozak vrlo precizno prilagođava snagu određene sinapse freepik

Ovi nalazi temelje se na vrlo malom području hipokampusa štakora pa nije jasno vrijedili to za cijeli mozak štakora ili čovjeka. Bilo bi zanimljivo utvrditi kako ta sposobnost pohrane informacija varira u mozgu i između vrsta, kažu recenzenti. No, predlažu oni, ova bi se metoda u budućnosti trebala koristiti za usporedbu kapaciteta pohrane u različitim dijelovima mozga i proučavanje određenog područja mozga u zdravom i bolesnom stanju.