Це вражає! Мозок може зберігати майже в 10 разів більше даних, ніж вважалося раніше

Нове дослідження вчених підтверджує, що мозок здатний утримувати майже в 10 разів більше інформації, ніж вважалося раніше. Подібно до комп’ютерів, пам’ять мозку вимірюється "бітами", а кількість бітів, які він може зберігати, залежить від зв’язків між його нейронами, відомих як синапси.

Раніше вчені вважали, що синапси мають досить обмежену кількість розмірів і потужностей, і це обмежує місткість мозку для зберігання. Однак ця теорія була піддана сумніву в останні роки – і нове дослідження підтвердило думку про те, що мозок може утримувати приблизно в 10 разів більше, пише LiveScience.

Під час дослідження науковці розробили дуже точний метод оцінки міцності зв’язків між нейронами в частині мозку щура. Ці синапси формують основу навчання та пам’яті, оскільки клітини мозку спілкуються в цих точках і таким чином зберігають і обмінюються інформацією.

Краще зрозумівши, як синапси зміцнюються та слабшають і наскільки, вчені точніше кількісно визначили, скільки інформації можуть зберігати ці з’єднання. А результати дослідження, опубліковані в журналі Neural Computation, показують, що цей новий метод може не тільки покращити наше розуміння навчання, але й вплинути на старіння та хвороби, які руйнують зв’язки в мозку.

"Ці підходи лежать в основі здатності нейронних ланцюгів обробляти інформацію. Можливість оцінити, скільки інформації потенційно може бути представлено, є важливим кроком до розуміння здатності мозку виконувати складні обчислення", – прокоментував дослідження Джай Ю, доцент кафедри нейрофізіології Чиказького університету.

У людському мозку є понад 100 трильйонів синапсів між нейронами. Через ці синапси запускаються хімічні месенджери, що полегшує передачу інформації через мозок. А через специфічні синапси посилюється передача інформації. Це "зміцнення" синапсів дозволяє мозку зберігати нову інформацію. Загалом, синапси зміцнюються або слабшають у відповідь на те, наскільки активними є нейрони, що входять до їх складу, – це явище називається синаптичною пластичністю. Однак у міру старіння або розвитку неврологічних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, наші синапси стають менш активними та, таким чином, слабшають, знижуючи когнітивні здібності та нашу здатність зберігати та відновлювати спогади.

Вимірювання точності синаптичної пластичності виявилося складним у минулому, як і вимірювання того, скільки інформації може зберігати той чи інший синапс. Нове дослідження змінює це. Щоб виміряти синаптичну силу та пластичність, команда використала теорію інформації, математичний спосіб розуміння того, як інформація передається через систему. Цей підхід також дозволяє вченим кількісно визначити, скільки інформації може бути передано через синапси, враховуючи при цьому "фоновий шум" мозку.

Команда проаналізувала пари синапсів гіпокампа щурів, ту ділянку мозку, яка відіграє важливу роль у навчанні та формуванні пам’яті. Ці пари синапсів були сусідами, і вони активувалися у відповідь на той самий тип і кількість сигналів мозку. Вчені встановили, що за однакових вхідних даних ці пари зміцнювалися або послаблювалися на однакову величину, що свідчить про те, що мозок дуже точний, коли регулює силу певного синапса.

"У майбутньому цей метод вчених також можна буде використовувати для порівняння місткості різних ділянок мозку. Його також можна використовувати для дослідження однієї ділянки мозку, коли вона здорова і коли вона перебуває у хворому стані", – прокоментував результати дослідження один з вчених.