news_header_top_970_100
16+
news_header_bot_970_100

Объем памяти в человеческом мозге может быть в десять раз больше, чем считалось ранее

Американские ученые изучили, как функционируют нейроны гиппокампа.

(Казань, 21 января, «Татар-информ»). Объем памяти в человеческом мозге оказался невероятно большим. Эту тему исследовали американские неврологи – авторы научной работы Терри Сейновски из Института биологических исследований Солка и Кристен Харрис из Университета Техаса в Остине с коллегами. Их статья опубликована в журнале «eLife», пишет Geektimes.ru.

Ученые изучили, как функционируют нейроны гиппокампа: при низком энергопотреблении они показывают высокую производительность. Оказалось, что вместимость мозга может быть в десять раз больше, чем считалось ранее. «Это настоящая бомба в неврологии, - приводит слова Сейновски «EurekAlert». - Наши измерения объема памяти в мозге увеличивают консервативную оценку в десять раз, как минимум до петабайта, примерно до объема всей информации в интернете».

Сейновски, очевидно, имеет в виду только текстовую информацию. Но даже в этом случае такая оценка очень впечатляет.

В своей работе исследователи построили 3D-модель ткани гиппокампа крысы на основе фактических данных. И в этой модели обнаружилось кое-что странное. Синапсы – соединения между нейронами – оказались продублированы в 10 процентах случаев. То есть там были не одиночные, а парные синапсы.

Чтобы замерить разницу между этими продублированными синапсами, группа Сейновского провела реконструкцию связности, форм и объемов вещества мозга крысы на наномолекулярном уровне, используя современные микроскопы и вычислительные алгоритмы.

«Мы были поражены, когда обнаружили, что разница в размере синапсов из пар оказалась очень маленькой, всего лишь около 8 процентов, - говорит Том Бартол, один из ученых. - Никто не думал, что разница окажется настолько маленькой. Это такой трюк от природы».

Открытие, что разница в размере синапсов может составлять всего 8 процентов, означает возможность существования 26 категорий размеров синапсов (по силе синаптической связи), а не всего нескольких, как считалось раньше. Это значительно повышает разрядность системы, что означает существенное увеличение потенциального объема хранимой информации (примерно 4,7 бита на синапс). Результаты исследования демонстрируются в видеоролике.

«Грубо говоря, здесь на порядок более высокая точность, чем кто-либо мог представить, - объясняет Сейновски. - Последствия это открытия могут быть серьезными. Под видимым хаосом и беспорядком вещества мозга находятся высокая точность и аккуратный порядок, который раньше был скрыт от нас».

Расчеты ученых показывают, что синапсы изменяют свой размер и свойства, в зависимости от передаваемого сигнала. Примерно 1500 передач нейроимпульса вызывают изменения в маленьких синапсах (занимает около 20 минут), в то время как 200 передач (1-2 минуты) изменяют большие синапсы.

Другими словами, каждые 2-20 минут синапсы в мозге изменяют размер, настраиваясь на передаваемый сигнал.

Сделанные открытия в работе синапсов могут найти применение и в информатике, в разработке сверхточных и энергоэффективных систем, использующих техники глубинного обучения (deep learning) и нейросетей. «Этот трюк мозга определенно поможет проектировать лучшие компьютеры, - сказал Сейновски. - Использование вероятностной передачи оказалось не менее точным и намного более энергоэффективным как в компьютерах, так и в мозге». 

autoscroll_news_right_240_400_1
autoscroll_news_right_240_400_2