Inimese Aju Mälu Võib Kogu Internetti Hoida

{h1}

Inimese aju võimsus võiks olla piisavalt suur, et salvestada kõike internetis, mis on umbes kümme korda suurem kui varem arvati.

Uued uuringud osutavad, et inimese aju võib oma mälus hoida nii palju teavet kui kogu internetis.

Teadlased avastasid, et erinevalt klassikalisest arvutist, mis kodeerib informatsiooni 0s ja 1s, kasutab ajurakk oma "bitti" kodeerimiseks 26 erinevat viisi. Nad arvutasid, et aju võib salvestada 1 petabyte (või quadrillion bytes) teavet.

"See on tõeline pomm neuroteaduse valdkonnas," ütles La Jolla, Californias Salki Instituudi bioloog, Terry Sejnowski. "Meie aju mälu võimsuse uus mõõtmine suurendab konservatiivseid hinnanguid 10 korda."

Hämmastav arvuti

Veelgi enam, inimese aju saab salvestada selle meeletu koormava teabe hulgast, kui hõõguv lambipirn on liiga väike. [Top 10 Mysteries of the Mind]

Seevastu arvutiga, millel on sama mälu ja töötlemise võimsus, oleks vaja 1 gigavat võimet või "põhiliselt kogu tuumaelektrijaama, et käitada üks arvuti, mis teeb seda, mida meie" arvuti "teeb ​​20 vattiga," ütles uuringu kaasautor Tom Bartol, Salk Instituudi neuroteadur.

Eelkõige soovis meeskond lähemalt uurida hipokampust, aju piirkonda, mis mängib olulist rolli õppimisel ja lühiajalises mälus.

Selleks, et lahti segada mõistuse saladused, võttis uurimisrühm endale roti hipokampuse teensa viilu, pani selle emulsiooni vedelikku, seejärel viilutati õhukeseks äärmiselt terava teemantnuga, mis on sarnane oranži viilutamisega, "ütles Bartol. (Kuigi roti aju ei ole identne inimese aju, on sünapside põhilised anatoomilised tunnused ja funktsioon kõikidel imetajatel väga sarnased). Meeskond pani peenikese kude plastikusse sisse, vaatasime seda mikroskoobi all ja loome digitaalseid pilte.

Järgmisena viisid teadlased ühe aasta jooksul jälgimise, pliiatsi ja paberiga, iga rakuliiki, mida nad nägid. Lõppude lõpuks oli meeskond jälginud kõiki proovi rakke, mis on üllatavalt väike kogus kudesid. [Pildigalerii: Einsteini ajur]

"Te võite mahutada 20 proovi kogu inimese juukse laiusest," ütles Bartol WordsSideKick.com.

Suuruse jaotus

Seejärel koondas meeskond koesse kõik neuronid või ajurakud, mis moodustasid kokku 450. Sellest arvust oli 287 teadustöötajate täielikku struktuuri.

Neuronid näevad välja natuke paisunud, purustatud õhupallid, pikkade kummidega, milleks on aksonid ja dendriidid, mis tungivad raku kehast välja. Aksonid toimivad ajurakkude väljundtraadina, edastades neurotransmitterite molekulide hoogu, samal ajal kui väikesed spinded dendrites saavad keemilise teate, mis aksonile on saadetud kitsas lõunas, mida nimetatakse sünapsiks. (Dendriidi spetsiifiline koht, kus neid keemilisi teateid kogu sünapsi kaudu edastatakse, nimetatakse dendriitsseks selgrooks.) Vastuvõttev ajurakk saab seejärel välja oma neurotransmitterite vahemiku, et edastada seda sõnumit teistele neuronitele, kuigi enamasti see ei tee midagi vastuseks.

Varasem töö näitas, et suurimad sünapsi väikseimad käärivad 60 korda. Selline suuruse erinevus peegeldab aluseks oleva ühenduse tugevust - kui keskmine neuron edastab sissetulevate signaalide umbes 20 protsenti ajast, võib see protsent aja jooksul tõusta. Mida rohkem ajurüttena saab trenni (see tähendab, et rohkem on üks neuronite võrgustik aktiveeritud), seda suurem on tõenäosus, et üks neuron selles kontol põleb, kui teine ​​saadab selle signaali. Närvivõrkude tugevdamise protsess näib suurendavat füüsilist kontaktpunkti sünapsis, suurendades neurotransmitterite hulka, mida nad võivad vabastada, ütles Bartol.

Kui neuronid on üksteise suhtes sünapsi sees, siis on ajurakul, mis suhtleb suurema sünapsi poole, valjem hääl kui üks väiksemast sünapsist, Bartol ütles.

Kuid teadlased ei ole palju aru saanud, kui palju neuronite suurusi seal esines ja kuidas nad muutusid signaalide vastusena.

Siis märkasid Bartol, Sejnowski ja nende kolleegid oma hipokampuse viilas midagi naljaka. Umbes 10 protsenti ajast oli üks akson tunginud välja ja ühendatud sama dendritega kahel erineval dendriitseltal. Need oddball-aksonid saatsid täpselt sama sisendi igale dendriidi laigule, kuid sünapside suurused, kus aksonid "rääkisid" dendritega, varieerusid keskmiselt 8 protsenti. See tähendas, et looduslik varieeruvus selle kohta, kui palju kahe alahelus oleva sõnumi vaheline sõnum oli 8 protsenti.

Seejärel küsis meeskond: kui sünapsid võivad suuruselt erineda suurusjärgus 60 ja sünapsi suurus erineb suvalise tõenäosuse tõttu ligikaudu 8 protsendi võrra, kui palju erinevaid sünaptiisi suurusi võib selle suuruse vahemikus sobida ja tuvastada nagu erinevad aju poolt?

Uurijad leidsid, et ühendades need andmed signaali tuvastamise teooriaga, mis määrab, kuidas erinevad kaks signaali peavad olema, enne kui aju saab nende vahel vahet avastada, teadlased leidsid, et neuronid võivad olla 26 eri suurusega vahemikus. See näitas sisuliselt seda, kui palju erinevad "häälte" neuronite mahud kasutavad omavahel jututama. Varem teadlased arvasid, et need ajurakud tuli vaid mõnda suurust.

Sealt võisid nad täpselt arvutada, kui palju teavet võib kahe üksiku neuroni vahel edastada. Arvutid salvestavad andmeid bittidena, millel võib olla kaks potentsiaalset väärtust - 0 või 1.Kuid neuronist (tulekahju või mitte) saadud binaarne sõnum võib toota 26 erineva suurusega neuronit. Nii et nad kasutasid põhiteavet teooria arvutamiseks, kui palju bitti andmeid iga neuron võib hoida.

"Selleks, et muuta numbrit 26 bittide ühikuteks, ütleme lihtsalt, et 2 tõuseb n võimsusele 26 ja lahendab n jaoks. Sellisel juhul n võrdub 4,7 bitti," ütles Bartol.

See salvestusmaht tähendab umbes 10 korda seda, mida varem arvas, teatasid teadlased internetis ajakirjas eLife.

Uskumatult tõhus

Uued tähelepanekud näitavad ka seda, kuidas aju salvestab teavet, jäädes samal ajal üsna aktiivseks. Asjaolu, et enamik neuroneid ei reageeri sissetulevatele signaalidele, kuid keha on nende signaalide füüsilistesse struktuuridesse ülekandmisel ülimalt täpne, seletab osaliselt, miks aju on arvutist efektiivsem: enamik tema raskeid tõstjaid ei ole enamikul juhtudel midagi tegema.

Kuid isegi kui keskmine ajukamber on mitteaktiivne 80 protsenti ajast, ei selgita endiselt, miks arvuti vajab 50 miljonit korda rohkem energiat, et teha samu ülesandeid kui inimese aju.

"Lugu teine ​​osa võib olla seotud sellega, kuidas biokeemia töötab võrreldes sellega, kuidas elektronid töötavad arvutis. Arvutid kasutavad arvutustega tegelemiseks elektronideid ja traat voolavad elektronid teevad palju kuumust ja see kujutab raisku energiat, "Ütles Bartol. Biokeemilised teed võivad olla lihtsalt palju tõhusamad, lisas ta.

Jälgi Tia Ghose'i Twitterja Google+. Jälgi WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Originaal artikkel on WordsSideKick.com.


Video Täiendada: Секреты миллионера Андрея Ховратова на.




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com