Американские ученые пришли к выводу, что объем памяти человеческого мозга может быть в 10 раз больше, чем считалось для этого. По их мнению, этот показатель измеряется в петабайтах, говорится в публикации в eLife.

Информация в мозге хранится в хранится в «силе» синапса, то есть в его способности передавать возбуждение от одного нейрона к другому. Эти «силы» можно измерить вбитах. Таким образом, общий объем памяти мозга зависит как от числа синапсов, так и от их «сил».

Большинство возбуждающих синапсов формируются между аксоном одного нейрона и «ветвью»дендрита другого. Когда эти нейроны активируются одновременно, синапс становится «сильнее». Это вызывает увеличение «ветви» дендрита для поддержки«сильного» синапса.

Трехмерная модель двух аксонов на синапсе. Иллюстрация: Thomas M Bartol Jr et al., eLife, 2016

Сотрудники Университета Солка построили трехмерную модель всех нейрональных связей (коннектома) во фрагменте гиппокампа крысы размером 6×6×5 кубических микрометров. Они обнаружили, что примерно в 10 процентах случаев аксоны формируют два синапса сдвумя «ветвями» одного дендрита. Исследователи решили измерить разницу междутакими схожими синапсами, чтобы точнее определить размеры (а значит, и «силу»)синапсов, которые традиционно классифицировались только как малые, средние ибольшие.

Оказалось, что разница между размерами синапсов одного аксона очень мала — около восьми процентов. Учитывая, что размер аналогичных синапсов может отличаться на столь малую величину, а размеры наименьших из них примерно в 60 раз меньше наибольших,исследователи пришли к выводу, что существует около 26 дискретных категорий синапсов, а не три, как считалось раньше.

Это соответствует объему памяти примерно в 4,7 бита на синапс (предыдущие оценки давали значения от 1 до 2бит). Таким образом, точность хранения информации и, следовательно, общая емкость памяти мозга может быть на порядок больше, чем думали нейробиологи, и составлять как минимум петабайт (примерно столько информации содержится во всей Всемирной сети).

Подобная точность удивительна, учитывая ненадежность синапсов гиппокампа — сигнал одного нейрона активирует другой лишь в 10–20 процентах случаев. Исследователи предположили, что такая точность достигается благодаря постоянной настройке синапсов, усредняющей соотношение прошедших и не прошедших сигналов во времени. Моделирование подтвердило это предположение.

По мнению ученых,такая вероятностная передача данных может объяснить удивительную энергоэффективность мозга — обрабатывая огромные массивы данных, он тратит всего 20 ватт энергии. Один из исследователей Терри Сейновски (TerrySejnowski) выразил уверенность, что обнаруженные особенности структуры мозга могут помочь в разработке более совершенных компьютеров.

Автор: Олег Лищук

Информация по теме:

• Мозг из машины