Mózg pod mikroskopem: rozszyfrowane optymalne przetwarzanie informacji!

Mózg pod mikroskopem: rozszyfrowane optymalne przetwarzanie informacji!

9 marca 2025 roku Politechnika Drezdeńska opublikowała przełomowe odkrycia dotyczące działania ludzkiego mózgu w zakresie przetwarzania informacji. W badaniu przeprowadzonym w Postępowanie Narodowej Akademii Nauk zostało opublikowane, międzynarodowe zespoły badawcze z Drezna, Tybingi, Paryża i Szanghaju wyjaśniły, w jaki sposób mózg efektywnie przetwarza informacje i elastycznie dostosowuje się do zmieniających się wyzwań. To nowe badanie zapewnia wgląd w zasady krytyczności i wydajnego kodowania, redukując w ten sposób zbędne sygnały.

Naukowcy opracowali model matematyczny symulujący sieci neuronowe w celu badania wydajności mózgu. Przeprowadzili eksperyment, w którym różnicowali poziom szumów w sieciach. Wyniki wykazały, że średni poziom hałasu prowadzi do maksymalnej wydajności. Umiarkowany poziom hałasu poprawia przetwarzanie informacji, natomiast zbyt mały lub zbyt duży hałas pogarsza elastyczność i wydajność. Odkrycia te potwierdzają hipotezę, że mózg może osiągnąć równowagę między precyzją i elastycznością w optymalnych warunkach hałasu.

Krytyka w układzie nerwowym

Konceptualizacja krytyczności opisuje stan, w którym mózg optymalnie reaguje na wpływy zewnętrzne. Według badania wystąpiły typowe oznaki krytyczności, w tym tak zwane „lawiny neuronowe”. Zbyt duża synchroniczność między neuronami ogranicza ich elastyczność, natomiast chaotyczne wzorce z nadmiernym szumem mogą zmniejszać efektywność przetwarzania informacji. Nadmierny porządek w obwodach nerwowych może prowadzić do zaburzeń psychicznych, tendencji obserwowanej w patogenezie schizofrenii, depresji i zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych.

Wiedza zdobyta w wyniku tych badań na temat równowagi w mózgu może otworzyć nowe możliwości leczenia zaburzeń psychicznych. Zatem hiperłączność w schizofrenii uwydatnia chaotyczną aktywność neuronów, podczas gdy depresja opiera się na nadmiernym porządku. Te aspekty krytyczności mogą również pomóc w opracowaniu bardziej elastycznych i solidnych systemów sztucznej inteligencji inspirowanych ludzkim mózgiem.

Rola neuronauki poznawczej

W badania nad neuronowym przetwarzaniem informacji zaangażowany jest także Uniwersytet Christiana Albrechta w Kilonii. W tym artykule badamy, w jaki sposób przetwarzanie informacji biologicznych można przenieść do systemów technicznych w celu opracowania energooszczędnych architektur komputerowych. Najnowsze wyniki opublikowane w czasopiśmie Raporty naukowe pokazują, że ludzki mózg zużywa na co dzień około 25 watów, podczas gdy nowoczesne komputery i smartfony wymagają znacznie więcej energii. Tak zwana „hipoteza krytyczna mózgu” służy jako podstawa do zrozumienia, dlaczego mózg pracuje najszybciej i najbardziej efektywnie energetycznie w stanie krytycznym.

Wyniki badań pokazują, że do powstania stanu krytycznego mogą przyczyniać się nie tylko mechanizmy wewnętrzne, ale także wpływy zewnętrzne. Odkrycia te osiągnięto dzięki modelowaniu matematycznemu w sztucznych sieciach, które naśladują zachowanie ludzkich sieci neuronowych.

Podsumowując, głębszy wgląd w krytyczność mózgu nie tylko pogłębia wiedzę na temat funkcji poznawczych i zdrowia psychicznego, ale także kładzie podwaliny pod przyszły rozwój sztucznej inteligencji. Dalsze badania tych aspektów mogą zrewolucjonizować podejście do wielu chorób neurologicznych i psychicznych.