Un nou studiu confirmă că creierul poate reține de aproape 10 ori mai multe informații decât se credea anterior.
Similar cu computerele, stocarea de memorie a creierului este măsurată în „biți”, iar numărul de biți pe care îi poate deține se bazează pe conexiunile dintre neuronii săi, cunoscute sub numele de sinapse. Din punct de vedere istoric, oamenii de știință au crezut că sinapsele au un număr destul de limitat de dimensiuni și puncte forte, iar acest lucru a limitat, la rândul său, capacitatea de stocare a creierului. Cu toate acestea, această teorie a fost contestată în ultimii ani – iar noul studiu susține și mai mult ideea că creierul poate reține de aproximativ 10 ori mai mult decât s-a gândit o dată.
În noul studiu, cercetătorii au dezvoltat o metodă extrem de precisă pentru a evalua puterea conexiunilor dintre neuronii dintr-o parte a creierului unui șobolan. Aceste sinapse formează baza învăţare şi memoriedeoarece celulele creierului comunică în aceste puncte și astfel stochează și partajează informații.
Înțelegând mai bine modul în care sinapsele se întăresc și slăbesc și cu cât de mult, oamenii de știință au cuantificat mai precis câte informații pot stoca aceste conexiuni. Analiza, publicată pe 23 aprilie în jurnal Calcul neuronaldemonstrează modul în care această nouă metodă ar putea nu numai să ne sporească înțelegerea învățării, ci și a îmbătrânirii și a bolilor care erodează conexiunile din creier.
Legate de: Studiul sugerează că creierul are un „spun” pentru când își amintește o amintire falsă
„Aceste abordări se află în centrul capacității de procesare a informațiilor a circuitelor neuronale”, Jai Yu, un profesor asistent de neurofiziologie la Universitatea din Chicago care nu a fost implicat în cercetare, a declarat pentru Live Science într-un e-mail. „A fi capabil de a estima cât de multă informație poate fi reprezentată este un pas important către înțelegerea capacității creierului de a efectua calcule complexe”.
În creier umanSunt peste 100 de trilioane sinapsele dintre neuroni. Mesagerii chimici sunt lansați prin aceste sinapse, facilitând transferul de informații prin creier. Pe măsură ce aflăm, transferul de informații prin sinapse specifice crește. Această „întărire” a sinapselor ne permite să reținem noile informații. În general, sinapsele se întăresc sau slăbesc ca răspuns la cât de activi sunt neuronii lor constitutivi – un fenomen numit plasticitatea sinaptică.
Cu toate acestea, pe măsură ce îmbătrânim sau dezvoltăm boli neurologice, cum ar fi Alzheimersinapsele noastre devin mai puțin active și astfel slăbesc, reducerea performanței cognitive și capacitatea noastră de a stoca și de a recupera amintiri.
Oamenii de știință pot măsura puterea sinapselor privindu-le caracteristici fizice. În plus, mesajele trimise de un neuron vor activa uneori o pereche de sinapse, iar oamenii de știință pot folosi aceste perechi pentru a studia precizia plasticității sinaptice. Cu alte cuvinte, având în vedere același mesaj, fiecare sinapsă din pereche se întărește sau slăbește exact în același mod?
Măsurarea preciziei plasticității sinaptice s-a dovedit dificilă în trecut, la fel ca măsurarea câte informații poate stoca orice sinapsă dată. Noul studiu schimbă asta.
Pentru a măsura puterea sinaptică și plasticitatea, echipa a folosit teoria informaţiei, un mod matematic de a înțelege modul în care informațiile sunt transmise printr-un sistem. Această abordare permite, de asemenea, oamenilor de știință să cuantifice cum mult informațiile pot fi transmise prin sinapse, ținând cont și de „zgomotul de fundal” al creierului.
Această informație transmisă este măsurată în biți, astfel încât o sinapsă cu un număr mai mare de biți poate stoca mai multe informații decât una cu mai puțini biți, Terrence Sejnowski, coautor al studiului și șef al Laboratorului de Neurobiologie Computațională de la Institutul Salk pentru Studii Biologice, a declarat Live Science într-un e-mail. Un bit corespunde unei sinapse care trimite transmisii la două puteri, în timp ce doi biți permit patru puteri și așa mai departe.
Echipa a analizat perechi de sinapse de la un șobolan hipocampus, o regiune a creierului care joacă un rol major în învățare și formarea memoriei. Aceste perechi de sinapse erau vecine și s-au activat ca răspuns la același tip și cantitate de semnale cerebrale. Echipa a stabilit că, având în vedere aceeași intrare, aceste perechi s-au întărit sau s-au slăbit exact cu aceeași cantitate – sugerând că creierul este foarte precis atunci când ajustează puterea unei anumite sinapse.
Analiza a sugerat că sinapsele din hipocamp pot stoca între 4,1 și 4,6 biți de informații. Cercetătorii au avut a ajuns la o concluzie similară într-un studiu anterior a creierului de șobolan, dar în acel moment, ei au analizat datele cu o metodă mai puțin precisă. Noul studiu ajută la confirmarea a ceea ce mulți oameni de știință în neuroștiință presupun acum – că sinapsele transportă mult mai mult de un bit fiecare. Kevin Foxun profesor de neuroștiință la Universitatea Cardiff din Marea Britanie care nu a fost implicat în cercetare, a declarat pentru Live Science într-un e-mail.
Descoperirile se bazează pe o zonă foarte mică a hipocampului șobolanului, așa că nu este clar cum s-ar scala la un întreg creier de șobolan sau uman. Ar fi interesant de determinat modul în care această capacitate de stocare a informațiilor variază în creier și între specii, a spus Yu.
În viitor, metoda echipei ar putea fi folosită și pentru a compara capacitatea de stocare a diferitelor zone ale creierului, a spus Fox. De asemenea, ar putea fi folosit pentru a studia o singură zonă a creierului atunci când este sănătos și când este într-o stare bolnavă.
Te-ai întrebat vreodată de ce unii oameni își construiesc mușchi mai ușor decât alții sau de ce ies pistruii la soare? Trimite-ne întrebările tale despre cum funcționează corpul uman community@livescience.com cu subiectul „Health Desk Q” și este posibil să vedeți răspunsul la întrebarea dvs. pe site!