Creierul la microscop: Procesarea optimă a informațiilor decodificată!

Creierul la microscop: Procesarea optimă a informațiilor decodificată!

Pe 9 martie 2025, Universitatea Tehnică din Dresda a publicat descoperiri inovatoare despre modul în care funcționează creierul uman în legătură cu procesarea informațiilor. Într-un studiu realizat în Proceedings of the National Academy of Sciences a fost publicat, echipele internaționale de cercetare din Dresda, Tübingen, Paris și Shanghai au explicat modul în care creierul procesează informațiile în mod eficient și se adaptează flexibil la provocările în schimbare. Această nouă cercetare oferă o perspectivă asupra principiilor criticității și codării eficiente, reducând astfel semnalele redundante.

Oamenii de știință au dezvoltat un model matematic care simulează rețele neuronale pentru a studia performanța creierului. Ei au efectuat un experiment în care au variat nivelul de zgomot din rețele. Rezultatele au arătat că un nivel mediu de zgomot duce la performanță maximă. Un nivel moderat de zgomot îmbunătățește procesarea informațiilor, în timp ce prea puțin sau prea mult zgomot afectează flexibilitatea și eficiența. Aceste descoperiri susțin ipoteza că creierul poate atinge un echilibru între precizie și flexibilitate în condiții optime de zgomot.

Criticitate în sistemul nervos

Conceptualizarea criticității descrie o stare în care creierul răspunde optim la influențele externe. Potrivit studiului, au apărut semne tipice de criticitate, inclusiv așa-numitele „avalanșe neuronale”. Prea multă sincronicitate între neuroni îi limitează flexibilitatea, în timp ce modelele haotice cu zgomot excesiv pot reduce eficiența procesării informațiilor. Ordinea excesivă în circuitele neuronale ar putea duce la tulburări psihologice, o tendință observată în patogeneza schizofreniei, a depresiei și a tulburării obsesiv-compulsive.

Cunoștințele dobândite din aceste studii despre echilibrul în creier ar putea deschide noi opțiuni de tratament pentru tulburările mintale. Astfel, hiperconectivitatea în schizofrenie evidențiază activitatea neuronală haotică, în timp ce depresia se bazează pe ordinea excesivă. Aceste aspecte ale criticității ar putea deschide, de asemenea, calea în dezvoltarea unor sisteme de inteligență artificială mai adaptabile și mai robuste, inspirate de creierul uman.

Rolul neuroștiinței cognitive

Universitatea Christian Albrechts din Kiel este, de asemenea, implicată în cercetarea procesării informațiilor neuronale. Aici investigăm modul în care procesarea informațiilor biologice poate fi transferată la sistemele tehnice pentru a dezvolta arhitecturi computerizate eficiente din punct de vedere energetic. Ultimele rezultate, publicate în jurnal Rapoarte științifice, arată că creierul uman folosește aproximativ 25 de wați în viața de zi cu zi, în timp ce computerele și smartphone-urile moderne necesită mult mai multă energie. Așa-numita „ipoteză a creierului critic” servește ca bază pentru înțelegerea de ce creierul funcționează cel mai rapid și cel mai eficient din punct de vedere energetic într-o stare de criticitate.

Rezultatele cercetării arată că nu numai mecanismele interne, ci și influențele externe pot contribui la formarea stării critice. Aceste descoperiri au fost obținute prin modelare matematică în rețele artificiale care imită comportamentul rețelelor neuronale umane.

Pe scurt, o perspectivă mai profundă asupra criticității creierului nu numai că avansează înțelegerea cunoașterii și a sănătății mintale, ci și pune bazele dezvoltărilor viitoare în inteligența artificială. Studiul continuu al acestor aspecte ar putea revoluționa abordarea multor boli neurologice și mentale.