Mozek pod mikroskopem: Optimální zpracování informací dekódováno!

Mozek pod mikroskopem: Optimální zpracování informací dekódováno!

Technická univerzita v Drážďanech zveřejnila 9. března 2025 převratné poznatky o tom, jak funguje lidský mozek ve vztahu ke zpracování informací. Ve studii provedené v Proceedings of the National Academy of Sciences Mezinárodní výzkumné týmy z Drážďan, Tübingenu, Paříže a Šanghaje vysvětlily, jak mozek efektivně zpracovává informace a pružně se přizpůsobuje měnícím se výzvám. Tento nový výzkum poskytuje vhled do principů kritičnosti a efektivního kódování, čímž snižuje redundantní signály.

Vědci vyvinuli matematický model, který simuluje neuronové sítě ke studiu výkonu mozku. Provedli experiment, ve kterém měnili hladinu hluku v sítích. Výsledky ukázaly, že střední hladina hluku vede k maximálnímu výkonu. Střední úroveň šumu zlepšuje zpracování informací, zatímco příliš málo nebo příliš mnoho šumu zhoršuje flexibilitu a efektivitu. Tato zjištění podporují hypotézu, že mozek může dosáhnout rovnováhy mezi přesností a flexibilitou v optimálních hlukových podmínkách.

Kritika v nervovém systému

Konceptualizace kritičnosti popisuje stav, ve kterém mozek optimálně reaguje na vnější vlivy. Podle studie se vyskytly typické známky kritičnosti, včetně takzvaných „neurálních lavin“. Příliš velká synchronicita mezi neurony omezuje jeho flexibilitu, zatímco chaotické vzorce s nadměrným šumem mohou snížit efektivitu zpracování informací. Nadměrný řád v nervových okruzích by mohl vést k psychickým poruchám, což je trend pozorovaný v patogenezi schizofrenie, deprese a obsedantně-kompulzivní poruchy.

Poznatky získané z těchto studií o rovnováze v mozku by mohly otevřít nové možnosti léčby duševních poruch. Hyperkonektivita u schizofrenie tedy zdůrazňuje chaotickou aktivitu neuronů, zatímco deprese je založena na nadměrném pořádku. Tyto aspekty kritičnosti by také mohly vést k vývoji adaptabilnějších a robustnějších systémů umělé inteligence inspirovaných lidským mozkem.

Role kognitivní neurovědy

Výzkumem zpracování nervových informací se zabývá také Univerzita Christiana Albrechtsa v Kielu. Zde zkoumáme, jak lze zpracování biologických informací přenést do technických systémů za účelem rozvoje energeticky účinných počítačových architektur. Nejnovější výsledky zveřejněné v časopise Vědecké zprávy, ukazují, že lidský mozek spotřebuje v každodenním životě kolem 25 wattů, zatímco moderní počítače a chytré telefony vyžadují podstatně více energie. Takzvaná „hypotéza kritického mozku“ slouží jako základ pro pochopení toho, proč mozek ve stavu kritickosti pracuje nejrychleji a energeticky nejefektivněji.

Výsledky výzkumu ukazují, že ke vzniku kritického stavu se mohou podílet nejen vnitřní mechanismy, ale i vnější vlivy. Těchto zjištění bylo dosaženo pomocí matematického modelování v umělých sítích, které napodobují chování lidských neuronových sítí.

Stručně řečeno, hlubší poznatky o kritičnosti mozku nejen posouvají porozumění kognitivním schopnostem a duševnímu zdraví, ale také pokládají základy budoucího vývoje umělé inteligence. Pokračující studium těchto aspektů by mohlo způsobit revoluci v přístupu k mnoha neurologickým a duševním chorobám.