1 Petabyte an Informationen wird im Gehirn gespeichert

Die Menge an Gedächtnis im menschlichen Gehirn war unglaublich groß. Dieses Thema wurde von amerikanischen Neurologen untersucht: Autoren der wissenschaftlichen Arbeit Terry Sejnowski (Terry Sejnowski) vom Institut für biologische Forschung Salk und Kristen Harris (Kristen Harris) von der University of Texas in Austin mit Kollegen. Ihr Papier wird veröffentlicht in der Zeitschrift eLife.

Wissenschaftler haben untersucht, wie die Hippocampus-Neuronen funktionieren, und bei geringem Energieverbrauch zeigen sie eine hohe Leistung. Es stellte sich heraus, dass die Kapazität des Gehirns zehnmal höher sein kann als bisher angenommen. "Dies ist eine echte Bombe in der Neurologie", sagt Seinowski. "Unsere Messungen der Speichermenge im Gehirn erhöhen die konservative Schätzung um das Zehnfache, zumindest auf Petabyte, auf etwa die Menge aller Informationen im Internet."

Seinowski bedeutet natürlich nur Textinformation. Aber auch in diesem Fall ist eine solche Einschätzung sehr beeindruckend.

In ihrer Arbeit konstruierten die Forscher ein 3D-Modell des Hippocampusgewebes von Ratten auf der Grundlage von Beweisen. Und in diesem Modell wurde etwas Seltsames entdeckt. Synapsen - Verbindungen zwischen Neuronen - wurden in 10% der Fälle dupliziert. Das heißt, es gab keine einzelnen, sondern gepaarte Synapsen.

Um den Unterschied zwischen diesen duplizierten Synapsen zu messen, rekonstruierte Seinovskys Team die Konnektivität, Formen und Volumina von Rattenhirnmaterie auf nanomolekularer Ebene unter Verwendung moderner Mikroskope und Berechnungsalgorithmen.

„Wir waren erstaunt, als wir feststellten, dass der Unterschied in der Größe der Synapsen von den Paaren sehr gering war, nur etwa 8%“, sagt Tom Bartol, einer der Wissenschaftler. - Niemand dachte, dass der Unterschied so gering sein würde. Das ist von Natur aus so ein Trick. "

Die Entdeckung, dass der Unterschied in der Größe von Synapsen nur 8% betragen kann, bedeutet die Möglichkeit der Existenz von 26 Kategorien von Größen von Synapsen (aufgrund der Stärke der synaptischen Verbindung) und nicht nur von wenigen, wie zuvor angenommen. Dies erhöht die "Kapazität" des Systems erheblich, was eine signifikante Erhöhung der potenziellen Menge an gespeicherten Informationen bedeutet (ungefähr 4,7 Bit pro Synapse). Die Ergebnisse der Studie werden im Video gezeigt.

Wie Synapsen funktionieren


„Grob gesagt ist hier eine um eine Größenordnung höhere Genauigkeit, als sich irgendjemand hätte vorstellen können“, erklärt Seinowski. - Die Folgen dieser Entdeckung können schwerwiegend sein. Unter dem sichtbaren Chaos und der Störung der Gehirnsubstanz verbirgt sich eine hohe Genauigkeit und Ordnung, die uns zuvor verborgen blieb. “

Die Berechnungen der Wissenschaftler zeigen, dass Synapsen ihre Größe und Eigenschaften abhängig vom übertragenen Signal ändern. Ungefähr 1.500 Übertragungen eines Neuropulses verursachen Änderungen in kleinen Synapsen (dauert ungefähr 20 Minuten), während ein paar hundert Übertragungen (1-2 Minuten) große Synapsen ändern.

Mit anderen Worten, alle 2 bis 20 Minuten ändern Synapsen im Gehirn ihre Größe und passen sich dem übertragenen Signal an.

Die Entdeckungen, die bei der Arbeit von Synapsen gemacht wurden, können in der Informatik Anwendung finden, bei der Entwicklung ultrapräziser und energieeffizienter Systeme unter Verwendung von Deep-Learning-Techniken und neuronalen Netzen. "Dieser Gehirn-Trick wird definitiv dazu beitragen, bessere Computer zu entwickeln", sagte Seinowski. "Die Verwendung der probabilistischen Übertragung erwies sich sowohl in Computern als auch im Gehirn als nicht weniger genau und viel energieeffizienter."

Source: https://habr.com/ru/post/de389441/