Aju mikroskoobi all: optimaalne teabetöötlus dekodeeritud!

Aju mikroskoobi all: optimaalne teabetöötlus dekodeeritud!

9. märtsil 2025 avaldas Dresdeni tehnikaülikool murrangulised järeldused selle kohta, kuidas inimaju töötab seoses teabe töötlemisega. aastal läbi viidud uuringus Proceedings of the National Academy of Sciences avaldati, selgitasid Dresdeni, Tübingeni, Pariisi ja Shanghai rahvusvahelised uurimisrühmad, kuidas aju töötleb teavet tõhusalt ja kohandub paindlikult muutuvate väljakutsetega. See uus uuring annab ülevaate kriitilisuse ja tõhusa kodeerimise põhimõtetest, vähendades seeläbi üleliigseid signaale.

Teadlased töötasid välja matemaatilise mudeli, mis simuleerib närvivõrke, et uurida aju jõudlust. Nad viisid läbi katse, mille käigus nad muutsid võrkude mürataset. Tulemused näitasid, et keskmine müratase tagab maksimaalse jõudluse. Mõõdukas müratase parandab infotöötlust, liiga vähe või liiga palju müra aga vähendab paindlikkust ja tõhusust. Need leiud toetavad hüpoteesi, et aju suudab optimaalsetes müratingimustes saavutada tasakaalu täpsuse ja paindlikkuse vahel.

Kriitilisus närvisüsteemis

Kriitilisuse kontseptualiseerimine kirjeldab seisundit, milles aju reageerib optimaalselt välismõjudele. Uuringu kohaselt ilmnesid tüüpilised kriitilisuse tunnused, sealhulgas nn närvilaviinid. Liiga suur sünkroonsus neuronite vahel piirab selle paindlikkust, samas kui kaootilised mustrid koos liigse müraga võivad vähendada teabe töötlemise tõhusust. Neuraalsete ahelate liigne kord võib põhjustada psühholoogilisi häireid, mis on skisofreenia, depressiooni ja obsessiiv-kompulsiivse häire patogeneesis.

Nendest uuringutest saadud teadmised aju tasakaalu kohta võivad avada uusi psüühikahäirete ravivõimalusi. Seega tõstab skisofreenia hüperühenduvus esile kaootilist neuronaalset aktiivsust, samas kui depressioon põhineb liigsel korral. Need kriitilisuse aspektid võiksid olla teed ka kohanemisvõimelisemate ja tugevamate tehisintellektisüsteemide väljatöötamisel, mis on inspireeritud inimajust.

Kognitiivse neuroteaduse roll

Kielis asuv Christian Albrechtsi ülikool tegeleb ka närviinfotöötluse uurimisega. Siin uurime, kuidas saab bioloogilist infotöötlust tehnilistesse süsteemidesse üle kanda, et arendada energiatõhusaid arvutiarhitektuure. Viimased tulemused, avaldatud ajakirjas Teaduslikud aruanded, näitavad, et inimese aju kasutab igapäevaelus umbes 25 vatti, samas kui kaasaegsed arvutid ja nutitelefonid nõuavad oluliselt rohkem energiat. Niinimetatud "kriitilise aju hüpotees" on aluseks mõistmisele, miks aju töötab kriitilises seisundis kõige kiiremini ja energiatõhusamalt.

Uurimistulemused näitavad, et kriitilise seisundi kujunemisele võivad kaasa aidata mitte ainult sisemised mehhanismid, vaid ka välismõjud. Need leiud saavutati matemaatilise modelleerimisega tehisvõrkudes, mis jäljendavad inimese närvivõrkude käitumist.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et sügavam arusaam aju kriitilisusest ei edenda mitte ainult tunnetuse ja vaimse tervise mõistmist, vaid loob ka aluse tehisintellekti tulevastele arengutele. Nende aspektide jätkuv uurimine võib muuta paljude neuroloogiliste ja vaimuhaiguste lähenemisviisi.