Можете ли да разчитате на мозъка си?

Чувствали ли сте някога, че мозъкът ви е изигравал номера? Ново изследване установява, че следващия път, когато си мислите, че мозъкът ви „бърка“, може да сте прави.

Констатациите, публикувани в списанието Природата, предполагат, че мозъкът по своята същност е ненадежден.

Това може да не изглежда изненадващо за повечето от нас, но озадачава невролозите от десетилетия. Като се има предвид, че мозъкът е най-мощното познато изчислително устройство, как може да се представя толкова добре, въпреки че поведението на веригите му е променливо?

Дългогодишна хипотеза е, че веригата на мозъка всъщност е надеждна - и очевидно високата вариабилност е, защото мозъкът ви е ангажиран едновременно с много задачи, които си влияят.

Именно тази хипотеза тестваха директно изследователите от University College London.

Екипът - съвместна работа между експериментатори от Института за биомедицински изследвания на Улфсън и теоретик Питър Латъм от изчислителното звено за изчислителна неврология в Гетсби - се вдъхнови от прочутия ефект на пеперудата, фактът, че капакът на крилата на пеперудата в Бразилия може да започне торнадо в Тексас.

Идеята им беше да въведат малко смущение в мозъка, невронния еквивалент на крилата на пеперудата, и да попитат какво ще се случи с активността във веригата. Ще се разраства ли смущението и ще има ли въздействащ ефект, засягайки по този начин останалата част от мозъка, или веднага ще изчезне?

Оказа се, че има огромен удар. Възмущението е единичен допълнителен „шип“ или нервен импулс, въведен в един неврон в мозъка на плъх. Този единичен допълнителен скок причинява около тридесет нови допълнителни скока в близките неврони в мозъка, повечето от които причиняват още тридесет допълнителни скока и т.н.

Това може да не изглежда много, като се има предвид, че мозъкът произвежда милиони шипове всяка секунда. Изследователите обаче изчислиха, че в крайна сметка един допълнителен скок е засегнал милиони неврони в мозъка.

„Този ​​резултат показва, че променливостта, която виждаме в мозъка, всъщност може да се дължи на шум и представлява основна характеристика на нормалната мозъчна функция“, каза водещият автор д-р Мики Лондон от Института за биомедицински изследвания Улфсън, UCL.

Това бързо усилване на шипове означава, че мозъкът е изключително „шумен“ - много, много по-шумен от компютрите.

Независимо от това, мозъкът може да изпълнява много сложни задачи с огромна скорост и точност, много по-бързо и по-точно от най-мощния компютър, построен някога (и вероятно да бъде изграден в обозримо бъдеще).

Изследователите от UCL предполагат, че за да може мозъкът да се представя толкова добре в условията на високи нива на шум, той трябва да използва стратегия, наречена скоростен код. В кода на скоростта невроните разглеждат дейността на ансамбъл от много неврони и игнорират индивидуалната променливост или шум, произведени от всеки от тях.

Така че сега знаем, че мозъкът е наистина шумен, но все още не знаем защо.

Изследователите от UCL предполагат, че една от възможностите е цената, която мозъкът плаща за висока свързаност между невроните (всеки неврон се свързва с около 10 000 други, което води до над 8 милиона километра окабеляване в човешкия мозък).

Предполага се, че тази висока свързаност е поне отчасти отговорна за изчислителната мощ на мозъка. Както обаче показват изследванията, колкото по-висока е свързаността, толкова по-шумен е мозъкът. Следователно, въпреки че шумът може да не е полезна функция, той е поне страничен продукт от полезна функция.

Източник: University College London