Agy a mikroszkóp alatt: Optimális információfeldolgozás dekódolva!

Agy a mikroszkóp alatt: Optimális információfeldolgozás dekódolva!

2025. március 9-én a Drezdai Műszaki Egyetem úttörő eredményeket tett közzé az emberi agy működéséről az információfeldolgozással kapcsolatban. évben végzett tanulmányban Proceedings of the National Academy of Sciences drezdai, tübingeni, párizsi és sanghaji nemzetközi kutatócsoportok elmagyarázták, hogyan dolgozza fel az agy hatékonyan az információkat, és hogyan alkalmazkodik rugalmasan a változó kihívásokhoz. Ez az új kutatás betekintést nyújt a kritikusság és a hatékony kódolás alapelveibe, ezáltal csökkentve a redundáns jeleket.

A tudósok olyan matematikai modellt fejlesztettek ki, amely neurális hálózatokat szimulál az agy teljesítményének tanulmányozására. Kísérletet végeztek, amelyben változtatták a hálózatok zajszintjét. Az eredmények azt mutatták, hogy a közepes zajszint maximális teljesítményhez vezet. A mérsékelt zajszint javítja az információfeldolgozást, míg a túl kevés vagy túl sok zaj rontja a rugalmasságot és a hatékonyságot. Ezek az eredmények alátámasztják azt a hipotézist, hogy az agy optimális zajviszonyok között egyensúlyt tud elérni a precizitás és a rugalmasság között.

Kritikusság az idegrendszerben

A kritikusság fogalma egy olyan állapotot ír le, amelyben az agy optimálisan reagál a külső hatásokra. A tanulmány szerint a kritikusság tipikus jelei fordultak elő, beleértve az úgynevezett „neurális lavinákat”. A neuronok közötti túl sok szinkron korlátozza a rugalmasságát, míg a kaotikus minták túlzott zajjal csökkenthetik az információfeldolgozás hatékonyságát. Az idegi áramkörök túlzott rendje pszichológiai rendellenességekhez vezethet, ez a tendencia a skizofrénia, a depresszió és a kényszerbetegség patogenezisében látható.

Az ezekből a vizsgálatokból az agy egyensúlyáról szerzett ismeretek új kezelési lehetőségeket nyithatnak meg a mentális zavarok kezelésére. Így a skizofrénia hiperkonnektivitása a kaotikus neuronális aktivitást emeli ki, míg a depresszió a túlzott renden alapul. A kritikusság ezen aspektusai utat mutathatnak az emberi agy által ihletett, alkalmazkodóbb és robusztusabb mesterséges intelligencia rendszerek kifejlesztésében is.

A kognitív idegtudomány szerepe

Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Beteiligt sich ebenfalls an der Erforschung der neuronalen Informationsverarbeitung. Itt azt vizsgáljuk, hogy a biológiai információfeldolgozás hogyan vihető át műszaki rendszerekbe energiahatékony számítógép-architektúrák kialakítása érdekében. Jüngste Resultate, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Tudományos Jelentések, azt mutatják, hogy az emberi agy körülbelül 25 wattot használ a mindennapi életben, miközben a modern számítógépek és okostelefonok lényegesen több energiát igényelnek. Az úgynevezett „kritikus agy hipotézis” alapul szolgál annak megértéséhez, hogy az agy miért működik a leggyorsabban és a legenergiahatékonyabban kritikus állapotban.

A kutatási eredmények azt mutatják, hogy nemcsak belső mechanizmusok, hanem külső hatások is hozzájárulhatnak a kritikus állapot kialakulásához. Ezeket az eredményeket az emberi neurális hálózatok viselkedését utánzó mesterséges hálózatokban végzett matematikai modellezéssel érték el.

Összefoglalva, az agy kritikusságába való mélyebb betekintés nemcsak a megismerés és a mentális egészség megértését segíti elő, hanem a mesterséges intelligencia jövőbeli fejlesztéseinek alapjait is lefekteti. Ezeknek a szempontoknak a folyamatos tanulmányozása forradalmasíthatja számos neurológiai és mentális betegség megközelítését.