Számíthat az agyára?
A folyóiratban megjelent eredmények Természet, azt sugallják, hogy az agy eredendően megbízhatatlan.
Ez a legtöbbünk számára nem tűnik meglepőnek, de évtizedek óta zavarba ejti az idegtudósokat. Tekintettel arra, hogy az agy a legerősebb számítástechnikai eszköz, hogyan képes ilyen jól teljesíteni annak ellenére, hogy áramköreinek viselkedése változó?
Régóta fennálló hipotézis szerint az agy áramköre valóban megbízható - és a látszólag nagy változékonyság annak köszönhető, hogy az agyad sok olyan feladatban vesz részt egyidejűleg, amelyek hatással vannak egymásra.
Ezt a hipotézist tesztelték közvetlenül a londoni University College kutatói.
A csapat - a Wolfson Biomedikai Kutatóintézet kísérleti szakemberei és Peter Latham elméleti szakember, a Gatsby Computational Neuroscience Unit - együttműködésével inspirációt merített az ünnepelt pillangóhatásból, abból, hogy Brazíliában elindulhat egy pillangó szárnyának csapdája. egy tornádó Texasban.
Ötletük az volt, hogy egy kis zavart vezessenek be az agyba, a pillangószárnyak idegi megfelelőjét, és megkérdezzék, mi lesz az áramkörben végzett tevékenységgel. Növekedne-e a zavar, és kiütéses hatása lenne-e, így kihatva az agy többi részére, vagy azonnal meghalna?
Kiderült, hogy hatalmas bekapcsoló hatása van. A perturbáció egyetlen extra „tüske” vagy idegi impulzus volt, amelyet egy patkány agyában egyetlen idegsejtbe vezettek be. Ez az egyetlen extra tüske mintegy harminc új extra tüskét okozott az agy közeli neuronjaiban, amelyek többsége további harminc további tüskét okozott stb.
Ez nem tűnhet soknak, tekintve, hogy az agy másodpercenként több millió tüskét produkál. A kutatók azonban úgy becsülték, hogy végül ez az extra tüske az agy neuronjainak millióit érintette.
"Ez az eredmény azt jelzi, hogy az agyban látott változékonyság valójában zajnak köszönhető, és a normális agyi működés alapvető jellemzőjét képviseli" - mondta Dr. Mickey London vezető szerző, a Wolfson Biomedical Research Institute (UCL) munkatársa.
Ez a tüskék gyors felerősítése azt jelenti, hogy az agy rendkívül „zajos” - sokkal, de sokkal zajosabb, mint a számítógépek.
Mindazonáltal az agy nagyon bonyolult feladatokat képes végrehajtani óriási sebességgel és pontossággal, sokkal gyorsabban és pontosabban, mint a valaha gyártott (és valószínűleg belátható időn belül felépülő) legerősebb számítógép.
Az UCL kutatói azt javasolják, hogy az agy ilyen jól teljesítsen a magas zajszint mellett, sebességkódnak nevezett stratégiát kell alkalmaznia. A sebességkódban az idegsejtek figyelembe veszik a sok neuron együttesének aktivitását, és figyelmen kívül hagyják mindegyikük által generált egyéni változékonyságot vagy zajt.
Tehát most már tudjuk, hogy az agy valóban zajos, de még mindig nem tudjuk, miért.
Az UCL kutatói szerint az egyik lehetőség az, hogy ez az az ár, amelyet az agy fizet az idegsejtek közötti magas kapcsolódásért (mindegyik idegsejt körülbelül 10 000 másikhoz kapcsolódik, ami több mint 8 millió kilométernyi vezetéket eredményez az emberi agyban).
Feltehetően ez a magas összekapcsolhatóság legalább részben felelős az agy számítási erejéért. Amint azonban a kutatás kimutatja, minél magasabb a kapcsolat, annál zajosabb az agy. Ezért, bár a zaj nem biztos, hogy hasznos funkció, legalább egy hasznos tulajdonság mellékterméke.
Forrás: University College London
