Mozog pod mikroskopom: Optimálne spracovanie informácií dekódované!

Mozog pod mikroskopom: Optimálne spracovanie informácií dekódované!

Technická univerzita v Drážďanoch zverejnila 9. marca 2025 prevratné zistenia o tom, ako funguje ľudský mozog v súvislosti so spracovaním informácií. V štúdii uskutočnenej v Zborník Národnej akadémie vied Medzinárodné výskumné tímy z Drážďan, Tübingenu, Paríža a Šanghaja vysvetlili, ako mozog efektívne spracováva informácie a flexibilne sa prispôsobuje meniacim sa výzvam. Tento nový výskum poskytuje pohľad na princípy kritickosti a efektívneho kódovania, čím sa znižuje redundantné signály.

Vedci vyvinuli matematický model, ktorý simuluje neurónové siete na štúdium výkonnosti mozgu. Uskutočnili experiment, v ktorom menili hladinu hluku v sieťach. Výsledky ukázali, že stredná hladina hluku vedie k maximálnemu výkonu. Stredná úroveň šumu zlepšuje spracovanie informácií, zatiaľ čo príliš málo alebo príliš veľa šumu zhoršuje flexibilitu a efektivitu. Tieto zistenia podporujú hypotézu, že mozog môže dosiahnuť rovnováhu medzi presnosťou a flexibilitou v optimálnych podmienkach hluku.

Kritickosť v nervovom systéme

Konceptualizácia kritickosti opisuje stav, v ktorom mozog optimálne reaguje na vonkajšie vplyvy. Podľa štúdie sa vyskytli typické znaky kritickosti, vrátane takzvaných „neurálnych lavín“. Príliš veľa synchronicity medzi neurónmi obmedzuje jeho flexibilitu, zatiaľ čo chaotické vzorce s nadmerným šumom môžu znížiť efektivitu spracovania informácií. Nadmerný poriadok v nervových obvodoch by mohol viesť k psychologickým poruchám, čo je trend pozorovaný v patogenéze schizofrénie, depresie a obsedantno-kompulzívnej poruchy.

Poznatky získané z týchto štúdií o rovnováhe v mozgu by mohli otvoriť nové možnosti liečby duševných porúch. Hyperkonektivita pri schizofrénii teda zvýrazňuje chaotickú aktivitu neurónov, zatiaľ čo depresia je založená na nadmernom poriadku. Tieto aspekty kritickosti by tiež mohli viesť k vývoju adaptabilnejších a robustnejších systémov umelej inteligencie inšpirovaných ľudským mozgom.

Úloha kognitívnej neurovedy

Výskumom spracovania nervových informácií sa zaoberá aj Univerzita Christiana Albrechtsa v Kieli. Tu skúmame, ako možno spracovanie biologických informácií preniesť do technických systémov s cieľom vyvinúť energeticky efektívne počítačové architektúry. Najnovšie výsledky publikované v časopise Vedecké správy, ukazujú, že ľudský mozog spotrebuje v každodennom živote okolo 25 wattov, zatiaľ čo moderné počítače a smartfóny vyžadujú podstatne viac energie. Takzvaná „hypotéza kritického mozgu“ slúži ako základ pre pochopenie, prečo mozog v stave kritickosti pracuje najrýchlejšie a energeticky najefektívnejšie.

Výsledky výskumu ukazujú, že na vzniku kritického stavu sa môžu podieľať nielen vnútorné mechanizmy, ale aj vonkajšie vplyvy. Tieto zistenia boli dosiahnuté prostredníctvom matematického modelovania v umelých sieťach, ktoré napodobňujú správanie ľudských neurónových sietí.

Stručne povedané, hlbšie poznatky o kritickosti mozgu nielen posúvajú porozumenie kognícii a duševnému zdraviu, ale kladú aj základy budúceho vývoja umelej inteligencie. Pokračujúce štúdium týchto aspektov by mohlo spôsobiť revolúciu v prístupe k mnohým neurologickým a duševným chorobám.