Средний объём памяти, которым обладает мозг человека, минимум в десять раз больше, нежели считалось ранее. Этот показатель измеряется в петабайтах[1] Об этом говорится в публикации в eLife.
Информация в мозге
хранится в силе синапса[2],
то есть имеет способность передавать возбуждения от одного нейрона[3] к другому. Эти "силы"
можно измерить в битах. Таким образом, общий объём памяти мозга зависит как от
количества синапсов, так и от их сил.
Большинство
возбуждающих синапсов формируются между аксоном [4]
одного нейрона и системой дендритов другого. Когда эти нейроны активируются
одновременно, синапс становится "сильнее". Это вызывает увеличение
ветви дендритов[5] для поддержки
сильного синапса.
Сотрудники Университета
Солка построили трёхмерную модель всех нейрональных связей во фрагменте
гиппокампа[6] крысы размером 6×6×5 кубических
микрометров. Они обнаружили, что примерно в 10 процентах случаев аксоны
формируют два синапса с двумя ветками одного дендрита. Исследователи решили
измерить разницу между синапсами, чтобы точнее определить их размеры, которые
традиционно классифицировались только как малые, средние и большие.
Оказалось, что разница
между размерами синапсов одного аксона очень мала — около восьми процентов.
Учитывая, что размер аналогичных синапсов может отличаться на столь малую
величину, а размеры наименьших из них примерно в 60 раз меньше крупнейших,
исследователи пришли к выводу, что существует около 26 дискретных[7] категорий синапсов, а не три, как
считалось ранее.
Сообщается, что это
соответствует объёму памяти примерно в 4,7 бита на синапс (предыдущие оценки
давали значение от 1 до 2 бит). Таким образом, точность хранения информации и,
следовательно, общая ёмкость памяти мозга может быть на порядок больше, чем
думали нейробиологи, и составлять как минимум петабайт (примерно столько
информации, сколько содержится во Всемирной сети).
Работа
синапсов / How Synapses Work
Подобная точность
странная, учитывая ненадёжность синапсов гиппокампа — сигнал одного нейрона
активирует другой лишь в 10-20% случаев. Исследователи предположили, что такая
точность достигается благодаря постоянной настройке синапсов, усреднённого
соотношения сигналов во времени. Моделирование подтвердило это предположение.
По мнению учёных,
вероятно, такая передача данных может объяснить странную энергоэффективность
мозга — обрабатывая огромные массивы данных, он тратит всего 20 ватт энергии.
Один из исследователей Терри Сейновски выразил уверенность, что выявленные
особенности структуры мозга могут помочь в разработке более совершенных
компьютеров.
____________________________
- Петабайт (ПБ, ПБайт) — единица измерения количества информации, равная 1015 байт (1024 терабайт).
- Синапс — место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой.
- Нейрон — нервная клетка, структурно-функциональная единица нервной системы.
- Аксон — отросток нервной клетки, проводящий импульс от этой клетки к иннервируемым органам и другим нервным клеткам.
- Дендрит — древовидно разветвляющийся отросток нервной клетки, воспринимающий импульсы от других нервных клеток.
- Гиппокамп — часть лимбической системы головного мозга.
- Дискретный — состоящий из отдельных частей, прерывный, дробный.