Мозък под микроскоп: Декодирана оптимална обработка на информация!

Мозък под микроскоп: Декодирана оптимална обработка на информация!

На 9 март 2025 г. Техническият университет в Дрезден публикува революционни открития за това как човешкият мозък работи във връзка с обработката на информация. В проучване, проведено в Сборник на Националната академия на науките беше публикуван, международни изследователски екипи от Дрезден, Тюбинген, Париж и Шанхай обясниха как мозъкът обработва информацията ефективно и се адаптира гъвкаво към променящите се предизвикателства. Това ново изследване дава представа за принципите на критичност и ефективно кодиране, като по този начин намалява излишните сигнали.

Учените разработиха математически модел, който симулира невронни мрежи за изследване на работата на мозъка. Те проведоха експеримент, в който варираха нивото на шума в мрежите. Резултатите показват, че средно ниво на шум води до максимална производителност. Умереното ниво на шум подобрява обработката на информацията, докато твърде малкото или твърде много шум влошава гъвкавостта и ефективността. Тези открития подкрепят хипотезата, че мозъкът може да постигне баланс между прецизност и гъвкавост при оптимални шумови условия.

Критичност в нервната система

Концептуализацията на критичността описва състояние, в което мозъкът реагира оптимално на външни влияния. Според проучването се появяват типични признаци на критичност, включително така наречените „невронни лавини“. Твърде много синхрон между невроните ограничава тяхната гъвкавост, докато хаотичните модели с прекомерен шум могат да намалят ефективността на обработката на информацията. Прекомерният ред в невронните вериги може да доведе до психологически разстройства, тенденция, наблюдавана в патогенезата на шизофренията, депресията и обсесивно-компулсивното разстройство.

Знанието, получено от тези проучвания за баланса в мозъка, може да отвори нови възможности за лечение на психични разстройства. Така хиперсвързаността при шизофрения подчертава хаотичната невронна активност, докато депресията се основава на прекомерен ред. Тези аспекти на критичността биха могли също така да проправят пътя в разработването на по-адаптивни и стабилни системи за изкуствен интелект, вдъхновени от човешкия мозък.

Ролята на когнитивната невронаука

Университетът Кристиан Албрехтс в Кил също участва в изследване на обработката на невронна информация. Тук ние изследваме как обработката на биологична информация може да бъде прехвърлена към технически системи, за да се разработят енергийно ефективни компютърни архитектури. Последни резултати, публикувани в списанието Научни доклади, показват, че човешкият мозък използва около 25 вата в ежедневието, докато съвременните компютри и смартфони изискват значително повече енергия. Така наречената „хипотеза за критичния мозък“ служи като основа за разбиране защо мозъкът работи най-бързо и енергийно ефективно в състояние на критичност.

Резултатите от изследването показват, че не само вътрешни механизми, но и външни въздействия могат да допринесат за формирането на критичното състояние. Тези открития са постигнати чрез математическо моделиране в изкуствени мрежи, които имитират поведението на човешките невронни мрежи.

В обобщение, по-задълбочените прозрения за критичността на мозъка не само напредват в разбирането на познанието и психичното здраве, но също така полагат основите за бъдещо развитие на изкуствения интелект. Продължаващото изследване на тези аспекти може да революционизира подхода към много неврологични и психични заболявания.