Mozak pod mikroskopom: Optimalna obrada informacija dekodirana!

Mozak pod mikroskopom: Optimalna obrada informacija dekodirana!

9. ožujka 2025. Tehničko sveučilište u Dresdenu objavilo je revolucionarna otkrića o tome kako ljudski mozak funkcionira u odnosu na obradu informacija. U studiji provedenoj u Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti objavljen, međunarodni istraživački timovi iz Dresdena, Tübingena, Pariza i Šangaja objasnili su kako mozak učinkovito obrađuje informacije i fleksibilno se prilagođava promjenjivim izazovima. Ovo novo istraživanje pruža uvid u principe kritičnosti i učinkovitog kodiranja, čime se smanjuju redundantni signali.

Znanstvenici su razvili matematički model koji simulira neuronske mreže za proučavanje rada mozga. Proveli su eksperiment u kojem su mijenjali razinu šuma u mrežama. Rezultati su pokazali da srednja razina buke dovodi do maksimalnih performansi. Umjerena razina buke poboljšava obradu informacija, dok premalo ili previše buke smanjuje fleksibilnost i učinkovitost. Ovi nalazi podupiru hipotezu da mozak može postići ravnotežu između preciznosti i fleksibilnosti u optimalnim uvjetima buke.

Kritičnost u živčanom sustavu

Konceptualizacija kritičnosti opisuje stanje u kojem mozak optimalno reagira na vanjske utjecaje. Prema studiji, pojavili su se tipični znakovi kritičnosti, uključujući takozvane "neuralne lavine". Previše sinkroniciteta među neuronima ograničava njihovu fleksibilnost, dok kaotični obrasci s prekomjernim šumom mogu smanjiti učinkovitost obrade informacija. Pretjerani red u neuralnim krugovima mogao bi dovesti do psiholoških poremećaja, trenda koji se vidi u patogenezi shizofrenije, depresije i opsesivno-kompulzivnog poremećaja.

Znanje stečeno ovim studijama o ravnoteži u mozgu moglo bi otvoriti nove mogućnosti liječenja mentalnih poremećaja. Dakle, hiperpovezanost u shizofreniji ističe kaotičnu neuronsku aktivnost, dok se depresija temelji na pretjeranom redu. Ovi aspekti kritičnosti također bi mogli predvoditi put u razvoju prilagodljivijih i robusnijih sustava umjetne inteligencije inspiriranih ljudskim mozgom.

Uloga kognitivne neuroznanosti

Sveučilište Christian Albrechts u Kielu također se bavi istraživanjem obrade neuralnih informacija. Ovdje istražujemo kako se obrada bioloških informacija može prenijeti na tehničke sustave kako bi se razvile energetski učinkovite računalne arhitekture. Najnoviji rezultati, objavljeni u časopisu Znanstvena izvješća, pokazuju da ljudski mozak u svakodnevnom životu troši oko 25 vata, dok moderna računala i pametni telefoni zahtijevaju znatno više energije. Takozvana "hipoteza kritičnog mozga" služi kao osnova za razumijevanje zašto mozak radi najbrže i energetski najučinkovitije u stanju kritičnosti.

Rezultati istraživanja pokazuju da nastanku kritičnog stanja mogu pridonijeti ne samo unutarnji mehanizmi, već i vanjski utjecaji. Ovi su nalazi postignuti matematičkim modeliranjem u umjetnim mrežama koje oponašaju ponašanje ljudskih neuronskih mreža.

Ukratko, dublji uvidi u kritičnost mozga ne samo da unapređuju razumijevanje kognicije i mentalnog zdravlja, već i postavljaju temelje za budući razvoj umjetne inteligencije. Nastavak proučavanja ovih aspekata mogao bi revolucionirati pristup mnogim neurološkim i mentalnim bolestima.