Vai jūs varat rēķināties ar smadzenēm?

Vai esat kādreiz sajutuši, ka jūsu smadzenes ir spēlējušas trikus uz jums? Jauns pētījums atklāj, ka nākamajā reizē, kad domājat, ka jūsu smadzenes “sajaucas ar jums”, jums var būt taisnība.

Atzinumi, kas publicēti žurnālā Daba, liek domāt, ka smadzenes pēc savas būtības nav uzticamas.

Varbūt lielākajai daļai no mums tas nešķiet pārsteidzoši, taču neirozinātniekus tas ir satraucis gadu desmitiem. Ņemot vērā to, ka smadzenes ir visspēcīgākā zināmā skaitļošanas ierīce, kā tās var darboties tik labi, kaut arī to ķēžu uzvedība ir mainīga?

Ilgstoša hipotēze ir tāda, ka smadzeņu shēmas faktiski ir uzticamas - un acīmredzami liela mainība ir tāpēc, ka jūsu smadzenes vienlaikus veic daudzus uzdevumus, kas ietekmē viens otru.

Tieši šo hipotēzi Londonas Universitātes koledžas pētnieki pārbaudīja tieši.

Komanda - Volfsona Biomedicīnisko pētījumu institūta eksperimentu dalībnieku un Getsbija skaitļošanas neirozinātņu nodaļas teorētiķa Pītera Lathama sadarbība - iedvesmojās no svinētā tauriņa efekta, no tā, ka tauriņa spārnu atloka Brazīlijā varēja sākt viesulis Teksasā.

Viņu ideja bija ieviest nelielu traucējumu smadzenēs, tauriņu spārnu neironu ekvivalentu, un jautāt, kas notiks ar darbību ķēdē. Vai perturbācija augtu un tai būtu pieskaršanās efekts, tādējādi ietekmējot pārējās smadzenes, vai arī tūlīt izmirst?

Izrādījās, ka tam ir milzīgs pieskaršanās efekts. Perturbācija bija viens papildu ‘smaile’ jeb nervu impulss, kas ievadīts atsevišķā neironā žurkas smadzenēs. Šis vienīgais papildu smaile izraisīja apmēram trīsdesmit jaunus papildu smailes tuvējos smadzeņu neironos, no kuriem lielākā daļa izraisīja vēl trīsdesmit papildu smailes utt.

Tas var nešķist daudz, ņemot vērā, ka smadzenes katru sekundi rada miljoniem tapu. Tomēr pētnieki lēsa, ka galu galā šī viena papildu smaile ietekmēja miljoniem neironu smadzenēs.

"Šis rezultāts norāda, ka mainīgums, ko mēs redzam smadzenēs, patiesībā var būt trokšņa dēļ, un tas ir normālas smadzeņu darbības pamatīpašība," sacīja svina autors Dr Mickey London no Volfsona Biomedicīnas pētījumu institūta, UCL.

Šī strauja pīķa pastiprināšanās nozīmē, ka smadzenes ir ārkārtīgi ‘trokšņainas’ - daudz, daudz trokšņainākas nekā datori.

Neskatoties uz to, smadzenes var veikt ļoti sarežģītus uzdevumus ar milzīgu ātrumu un precizitāti, daudz ātrāk un precīzāk nekā visjaudīgākais dators, kāds jebkad uzbūvēts (un, iespējams, tiks uzbūvēts tuvākajā nākotnē).

UCL pētnieki iesaka - lai smadzenes darbotos tik labi, ņemot vērā augstu trokšņu līmeni, tām jāizmanto stratēģija, ko sauc par ātruma kodu. Ātruma kodā neironi ņem vērā daudzu neironu ansambļa darbību un neņem vērā katra no tiem radīto individuālo mainīgumu vai troksni.

Tātad tagad mēs zinām, ka smadzenes ir patiešām trokšņainas, taču mēs joprojām nezinām, kāpēc.

UCL pētnieki norāda, ka viena no iespējām ir tā, ka tā ir cena, ko smadzenes maksā par augstu neironu savienojamību (katrs neirons savienojas ar apmēram 10 000 citiem, kā rezultātā cilvēka smadzenēs ir vairāk nekā 8 miljoni kilometru vadu).

Jādomā, ka augstā savienojamība vismaz daļēji ir atbildīga par smadzeņu skaitļošanas jaudu. Tomēr, kā liecina pētījums, jo augstāka savienojamība, jo trokšņainākas ir smadzenes. Tāpēc, lai gan troksnis var nebūt noderīga funkcija, tas ir vismaz noderīgas funkcijas blakusprodukts.

Avots: Londonas Universitātes koledža