Smadzenes zem mikroskopa: Optimāla informācijas apstrāde atšifrēta!

Smadzenes zem mikroskopa: Optimāla informācijas apstrāde atšifrēta!

2025. gada 9. martā Drēzdenes Tehniskā universitāte publicēja revolucionārus atklājumus par to, kā cilvēka smadzenes darbojas saistībā ar informācijas apstrādi. gadā veiktajā pētījumā Proceedings of the National Academy of Sciences tika publicēts, starptautiskās pētnieku grupas no Drēzdenes, Tībingenes, Parīzes un Šanhajas paskaidroja, kā smadzenes efektīvi apstrādā informāciju un elastīgi pielāgojas mainīgajiem izaicinājumiem. Šis jaunais pētījums sniedz ieskatu kritiskuma un efektīvas kodēšanas principos, tādējādi samazinot liekos signālus.

Zinātnieki izstrādāja matemātisko modeli, kas simulē neironu tīklus, lai pētītu smadzeņu darbību. Viņi veica eksperimentu, kurā viņi mainīja trokšņa līmeni tīklos. Rezultāti parādīja, ka vidējais trokšņa līmenis nodrošina maksimālu veiktspēju. Mērens trokšņa līmenis uzlabo informācijas apstrādi, savukārt pārāk mazs vai pārāk liels troksnis pasliktina elastību un efektivitāti. Šie atklājumi apstiprina hipotēzi, ka smadzenes var panākt līdzsvaru starp precizitāti un elastību optimālos trokšņa apstākļos.

Kritiskums nervu sistēmā

Kritiskuma konceptualizācija apraksta stāvokli, kurā smadzenes optimāli reaģē uz ārējām ietekmēm. Saskaņā ar pētījumu, notika tipiskas kritiskuma pazīmes, tostarp tā sauktās "neironu lavīnas". Pārāk liela sinhronitāte starp neironiem ierobežo tā elastību, savukārt haotiski modeļi ar pārmērīgu troksni var samazināt informācijas apstrādes efektivitāti. Pārmērīga kārtība nervu ķēdēs var izraisīt psiholoģiskus traucējumus, kas ir tendence šizofrēnijas, depresijas un obsesīvi-kompulsīvu traucējumu patoģenēzē.

Šajos pētījumos iegūtās zināšanas par līdzsvaru smadzenēs varētu pavērt jaunas garīgo traucējumu ārstēšanas iespējas. Tādējādi hipersavienojamība šizofrēnijas gadījumā izceļ haotisku neironu darbību, savukārt depresijas pamatā ir pārmērīga kārtība. Šie kritiskuma aspekti varētu būt arī virzītājspēks, lai izstrādātu pielāgojamākas un izturīgākas mākslīgā intelekta sistēmas, kuras iedvesmojušas cilvēka smadzenes.

Kognitīvās neirozinātnes loma

Kristiana Albrehta universitāte Ķīlē ir iesaistīta arī neironu informācijas apstrādes pētījumos. Šeit mēs pētām, kā bioloģiskās informācijas apstrādi var pārnest uz tehniskajām sistēmām, lai izstrādātu energoefektīvas datoru arhitektūras. Jaunākie rezultāti, publicēti žurnālā Zinātniskie ziņojumi, liecina, ka cilvēka smadzenes ikdienā patērē aptuveni 25 vatus, savukārt mūsdienu datori un viedtālruņi prasa ievērojami vairāk enerģijas. Tā sauktā “kritisko smadzeņu hipotēze” kalpo par pamatu, lai saprastu, kāpēc smadzenes darbojas visātrāk un energoefektīvāk kritiskā stāvoklī.

Pētījuma rezultāti liecina, ka kritiskā stāvokļa veidošanos var veicināt ne tikai iekšējie mehānismi, bet arī ārējās ietekmes. Šie atklājumi tika sasniegti, veicot matemātisko modelēšanu mākslīgajos tīklos, kas atdarina cilvēka neironu tīklu uzvedību.

Rezumējot, dziļāks ieskats smadzeņu kritiskumā ne tikai veicina izpratni par izziņu un garīgo veselību, bet arī liek pamatus turpmākai mākslīgā intelekta attīstībai. Šo aspektu nepārtraukta izpēte varētu mainīt pieeju daudzām neiroloģiskām un garīgām slimībām.