2024. június 13., 12:05

Megsokszorozhatjuk agyunk kapacitását

Az agy sokkal több információt képes tárolni, mint azt korábban gondolták. Egy új tanulmány eredményei segíthetnek a tudósoknak megérteni azt, hogyan képes az ember elsajátítani a tudást, vagyis hogyan tud effektíven tanulni. Vajon mi is képesek vagyunk kialakítani olyan tanulási mechanizmusokat, amelyek megnövelhetik agykapacitásunkat?

agykapacitás
Fotó: pixabay.com

Az agy memóriakapacitását bitekben mérik, hasonlóan a számítógépekéhez. A bit (b) az információ alapegysége, és két logikai érték egyikének formáját ölti (például igaz vagy hamis, egy vagy nulla, be vagy ki). A tárolható bitek száma az agysejtek (szinapszisok) közötti kapcsolatoktól függ.

A tudósok korábban azt feltételezték, hogy a szinapszisok száma, mérete és vastagsága korlátozott, tehát ezáltal az agy kapacitása is mérsékelt. Ezt az elméletet azonban az elmúlt években többször is megkérdőjelezték a Neural Computation című tudományos folyóiratban. A kutatásokat, melyek eredményeit a lapban publikálták, a Neural Computation támogatta. A tanulmányt kidolgozó kutatócsoport fejlesztette ki azt a neuronok közötti kapcsolatok vastagságának felmérésére szolgáló új módszert, amely lehetővé teszi az agykapacitás mérésének eltolódását kimutató adatok megszerzését. A tudósok a patkányok hippokampuszát, az agy tanulásért és memóriáért felelős részét vizsgálták.
agyvizsgálat
Fotó:  pixabay.com

Az emberi agy több mint száz billió kapcsolatot tartalmaz a neuronok között. A köztük lévő kötelék kémiai üzeneteket hordoz, biztosítva az információ áramlását.

A tanulás megnöveli az üzenetek átvitelét meghatározott szinapszisokon keresztül, így azok erősebbek és vastagabbak lesznek, tehát az agy ekképp tudja megszilárdítani az új információkat, vagyis jobban tudja "bevésni" azokat. Az egyes  szinapszisok vastagsága az őket alkotó neuronok aktivitásától függ: a gyakran használt kapcsolatok vastagabbak, a ritkán használt kapcsolatok vékonyabbak. Ezt a jelenséget szinaptikus plaszticitásnak nevezzük.

Az öregedés és a neurológiai betegségek (például az Alzheimer-kór) azonban gyengítik a szinapszisokat, és az agy elveszíti információtárolási és visszahívási képességét.

Információelmélet

A szinapszisok vastagságának mérése lehetővé teszi a tudósok számára a fizikai jellemzőik mérését is. A neuronok néha két vagy több szinapszison keresztül is küldenek üzenetet, ez a folyamat teszi elvégezhető a szinaptikus plaszticitás pontos mérését. Ez az eljárás korábban problémás volt, akárcsak az egyes szinapszisok által tárolható információmennyiség mérése is.

agykutató
Fotó:  pixabay.com

Ehhez kapcsolódó legújabb tanulmányban a tudósok információelméletet alkalmaztak. Ez a teória egy matematikai eljárást foglal magába, amely által a rendszeren áthaladó információ mennyiségégének számszerűsítése kapható meg. Ezzel egyidejűleg meghatározható a szinapszisok által továbbítható maximális információmennyiség is, valamint egyúttal figyelembe lehet venni az agy "háttérzaját".

Az elemzés kimutatta, hogy a hippokampuszban lévő szinapszisok 4,1-4,6 bitnyi információt képesek tárolni. Egy bit ebben az esetben egy szinapszist jelent, amely két különböző erős jelet küld, a két bit négy különböző erős jelet, amelyet egy szinapszis küld. A tudósok eredményei azonban a patkányok hippokampuszának egy nagyon kis részé alapulnak.

További kutatásokra van szükség ahhoz, hogy megerősíthessék az egész agyra vonatkozóan a vizsgálati eredmények érvényességét. A kutatók szerint az eljárás azonban a jövőben felhasználható lesz. Például alkalmazhatják majd az agy egy adott területén bekövetkezett változások nyomon követésére is. Ezek a változások többnyire valamilyen neurológiai betegség előrehaladtával jöhetnek létre.

Megosztás
Címkék

Iratkozzon fel napi hírlevelünkre

A Facebook drasztikusan korlátozza híreink elérését. A hírlevelünkbe viszont nincs beleszólása, abból minden munkanapon értesülhet a nap 7 legfontosabb híréről.