Hjernen under lupen: Optimal informasjonsbehandling dekodet!

Hjernen under lupen: Optimal informasjonsbehandling dekodet!

Den 9. mars 2025 publiserte det tekniske universitetet i Dresden banebrytende funn om hvordan den menneskelige hjernen fungerer i forhold til informasjonsbehandling. I en studie utført i Proceedings of the National Academy of Sciences ble publisert, forklarte internasjonale forskerteam fra Dresden, Tübingen, Paris og Shanghai hvordan hjernen behandler informasjon effektivt og tilpasser seg fleksibelt til skiftende utfordringer. Denne nye forskningen gir innsikt i prinsippene for kritikalitet og effektiv koding, og reduserer dermed redundante signaler.

Forskerne utviklet en matematisk modell som simulerer nevrale nettverk for å studere hjernens ytelse. De gjennomførte et eksperiment der de varierte støynivået i nettverkene. Resultatene viste at et middels støynivå fører til maksimal ytelse. Et moderat støynivå forbedrer informasjonsbehandlingen, mens for lite eller for mye støy svekker fleksibilitet og effektivitet. Disse funnene støtter hypotesen om at hjernen kan oppnå en balanse mellom presisjon og fleksibilitet under optimale støyforhold.

Kritikk i nervesystemet

Konseptualiseringen av kritikalitet beskriver en tilstand der hjernen reagerer optimalt på ytre påvirkninger. I følge studien skjedde typiske signaturer av kritikkverdighet, inkludert såkalte "nevrale snøskred." For mye synkronisitet mellom nevroner begrenser dens fleksibilitet, mens kaotiske mønstre med overdreven støy kan redusere effektiviteten til informasjonsbehandling. Overdreven orden i nevrale kretsløp kan føre til psykologiske lidelser, en trend sett i patogenesen av schizofreni, depresjon og tvangslidelser.

Kunnskapen fra disse studiene om balanse i hjernen kan åpne for nye behandlingsmuligheter for psykiske lidelser. Dermed fremhever hyperkobling ved schizofreni kaotisk neuronal aktivitet, mens depresjon er basert på overdreven orden. Disse aspektene ved kritikalitet kan også lede an i utviklingen av mer tilpasningsdyktige og robuste kunstige intelligenssystemer inspirert av den menneskelige hjernen.

Rollen til kognitiv nevrovitenskap

Christian Albrechts University i Kiel er også involvert i forskning på nevral informasjonsbehandling. Her undersøker vi hvordan biologisk informasjonsbehandling kan overføres til tekniske systemer for å utvikle energieffektive dataarkitekturer. Siste resultater, publisert i tidsskriftet Vitenskapelige rapporter, viser at den menneskelige hjernen bruker rundt 25 watt i hverdagen, mens moderne datamaskiner og smarttelefoner krever betydelig mer energi. Den såkalte "kritiske hjernehypotesen" tjener som grunnlag for å forstå hvorfor hjernen jobber raskest og mest energieffektivt i en kritisk tilstand.

Forskningsresultatene viser at ikke bare indre mekanismer, men også ytre påvirkninger kan bidra til dannelsen av den kritiske tilstanden. Disse funnene ble oppnådd gjennom matematisk modellering i kunstige nettverk som etterligner oppførselen til menneskelige nevrale nettverk.

Oppsummert, dypere innsikt i hjernens kritikkverdighet fremmer ikke bare forståelsen av kognisjon og mental helse, men legger også grunnlaget for fremtidig utvikling innen kunstig intelligens. Fortsatt studie av disse aspektene kan revolusjonere tilnærmingen til mange nevrologiske og psykiske sykdommer.