مغز انسان ابررایانه‌ای زنده

کشف ظرفیت 10 برابری ذخیره‌سازی اطلاعات در مغز

مطالعه‌ای جدید با ابداع روشی دقیق برای اندازه‌گیری ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات در مغز، درک ما از یادگیری را متحول خواهد کرد. این پژوهش نشان می‌دهد که مغز انسان احتمالا قادر به نگه‌داری حجمی از اطلاعات است که تقریباً 10 برابر بیشتر از برآوردهای پیشین است. همانند رایانه‌ها، حافظه‌ی مغز بر اساس بیت سنجیده می‌شود و […]

مطالعه‌ای جدید با ابداع روشی دقیق برای اندازه‌گیری ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات در مغز، درک ما از یادگیری را متحول خواهد کرد. این پژوهش نشان می‌دهد که مغز انسان احتمالا قادر به نگه‌داری حجمی از اطلاعات است که تقریباً 10 برابر بیشتر از برآوردهای پیشین است.

همانند رایانه‌ها، حافظه‌ی مغز بر اساس بیت سنجیده می‌شود و تعداد بیت‌هایی که می‌تواند ذخیره کند، وابسته به اتصالات میان سلول‌های عصبی آن است که سیناپس نامیده می‌شوند. پیش‌تر، جامعه‌ی علمی بر این باور بود که سیناپس‌ها از نظر اندازه و قدرت در محدوده‌ی نسبتاً کمی قرار می‌گیرند و این امر، ظرفیت ذخیره‌سازی مغز را محدود می‌کرد. با این حال، این تئوری در سال‌های اخیر به چالش کشیده شده است و مطالعه‌ی جدید، ایده ظرفیت بسیار بالاتر مغز را تا حد زیادی تایید می‌کند.

به گزارش سرویس اخبار پزشکی آژانس فناوری تکنا، پژوهشگران در این مطالعه روشی بسیار دقیق برای ارزیابی قدرت اتصالات بین سلول‌های عصبی در بخشی از مغز موش صحرایی توسعه داده‌اند. این سیناپس‌ها پایه‌ی یادگیری و حافظه را تشکیل می‌دهند، چرا که سلول‌های عصبی در این نقاط با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و در نتیجه، اطلاعات را ذخیره و به اشتراک می‌گذارند.

با درک بهتر چگونگی تقویت و تضعیف سیناپس‌ها و میزان آن، دانشمندان توانسته‌اند با دقت بیشتری، کمیت اطلاعات قابل ذخیره در این اتصالات را اندازه‌گیری کنند. این تحلیل که در مجله‌ی محاسبات عصبی منتشر شده است، نشان می‌دهد که روش جدید نه تنها می‌تواند درک ما از یادگیری را ارتقاء دهد، بلکه در زمینه‌ی پیری و بیماری‌هایی که اتصالات مغزی را از بین می‌برند نیز کاربرد خواهد داشت.

به گزارش دپارتمان تحقیقات علمی تکنا، در مغز انسان بیش از 100 تریلیون سیناپس وجود دارد که شبکه‌ی عظیمی از ارتباطات را تشکیل می‌دهند. پیام‌رسان‌های شیمیایی از طریق این سیناپس‌ها ارسال شده و انتقال اطلاعات در سراسر مغز را تسهیل می‌کنند. با یادگیری، انتقال اطلاعات از طریق سیناپس‌های خاص افزایش می‌یابد. این «تقویت» سیناپس‌ها به ما امکان می‌دهد تا اطلاعات جدید را به خاطر بسپاریم. به طور کلی، سیناپس‌ها در پاسخ به میزان فعالیت سلول‌های عصبی سازنده‌ی آن‌ها تقویت یا تضعیف می‌شوند، پدیده‌ای که با عنوان پلاستیسیته‌ی سیناپسی شناخته می‌شود.

با این حال، افزایش سن و ابتلا به بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر، منجر به کاهش تحرک و در نتیجه، تضعیف سیناپس‌ها می‌شود و این امر، عملکرد شناختی و توانایی ما برای ذخیره و بازیابی خاطرات را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در گذشته اندازه‌گیری دقیق قدرت سیناپسی و همچنین میزان اطلاعات قابل ذخیره در آن‌ها دشوار بود. اما این مطالعه‌ی جدید با بهره‌گیری از نظریه‌ی اطلاعات، رویکردی نوین را ارائه کرده است. نظریه‌ی اطلاعات، روشی ریاضی برای درک چگونگی انتقال اطلاعات از طریق یک سیستم است. این رویکرد، دانشمندان را قادر می‌سازد تا میزان اطلاعات قابل انتقال از طریق سیناپس‌ها را کمی‌سازی کنند و همچنین، «نویز زمینه‌ای» مغز را نیز در نظر بگیرند.

یافته‌های این پژوهش بر اساس بررسی ناحیه‌ای کوچک از هیپوکامپ موش صحرایی صورت گرفته است و مشخص نیست که نتایج تا چه حد در مورد کل مغز موش صحرایی یا مغز انسان قابل تعمیم باشند. همانطور که در این مطالعه اشاره شده است، سنجش ظرفیت ذخیره‌سازی در بخش‌های مختلف مغز و گونه‌های زیستی متفاوت، زمینه‌ی جذابی برای پژوهش‌های آتی به شمار می‌رود.