Možgani pod mikroskopom: Dekodirana optimalna obdelava informacij!

Možgani pod mikroskopom: Dekodirana optimalna obdelava informacij!

9. marca 2025 je Tehnična univerza v Dresdnu objavila prelomne ugotovitve o tem, kako človeški možgani delujejo v povezavi z obdelavo informacij. V študiji, izvedeni v Zbornik Nacionalne akademije znanosti Mednarodne raziskovalne skupine iz Dresdna, Tübingena, Pariza in Šanghaja so razložile, kako možgani učinkovito obdelujejo informacije in se prožno prilagajajo spreminjajočim se izzivom. Ta nova raziskava zagotavlja vpogled v načela kritičnosti in učinkovitega kodiranja, s čimer se zmanjšajo odvečni signali.

Znanstveniki so razvili matematični model, ki simulira nevronske mreže za preučevanje delovanja možganov. Izvedli so poskus, v katerem so spreminjali raven šuma v omrežjih. Rezultati so pokazali, da srednja raven hrupa vodi do največje zmogljivosti. Zmerna raven hrupa izboljša obdelavo informacij, medtem ko premalo ali preveč hrupa poslabša prilagodljivost in učinkovitost. Te ugotovitve podpirajo hipotezo, da lahko možgani dosežejo ravnovesje med natančnostjo in prožnostjo v optimalnih pogojih hrupa.

Kritičnost živčnega sistema

Konceptualizacija kritičnosti opisuje stanje, v katerem se možgani optimalno odzivajo na zunanje vplive. V skladu s študijo so se pojavili tipični znaki kritičnosti, vključno s tako imenovanimi "nevralnimi plazovi". Preveč sinhronosti med nevroni omejuje njihovo prožnost, medtem ko lahko kaotični vzorci s čezmernim šumom zmanjšajo učinkovitost obdelave informacij. Prekomerni red v nevronskih vezjih bi lahko povzročil psihološke motnje, kar je trend, ki ga vidimo v patogenezi shizofrenije, depresije in obsesivno-kompulzivne motnje.

S temi študijami pridobljeno znanje o ravnovesju v možganih bi lahko odprlo nove možnosti zdravljenja duševnih motenj. Tako hiperpovezljivost pri shizofreniji poudarja kaotično nevronsko aktivnost, medtem ko depresija temelji na pretiranem redu. Ti vidiki kritičnosti bi lahko vodili tudi pri razvoju bolj prilagodljivih in robustnih sistemov umetne inteligence, ki se zgledujejo po človeških možganih.

Vloga kognitivne nevroznanosti

Univerza Christiana Albrechtsa v Kielu se prav tako ukvarja z raziskavami obdelave živčnih informacij. Tukaj raziskujemo, kako je mogoče obdelavo bioloških informacij prenesti v tehnične sisteme, da bi razvili energetsko učinkovite računalniške arhitekture. Zadnji rezultati, objavljeni v reviji Znanstvena poročila, kažejo, da človeški možgani v vsakdanjem življenju porabijo okoli 25 vatov, medtem ko sodobni računalniki in pametni telefoni zahtevajo bistveno več energije. Tako imenovana »hipoteza kritičnih možganov« služi kot osnova za razumevanje, zakaj možgani delujejo najhitreje in energijsko najučinkoviteje v stanju kritičnosti.

Rezultati raziskave kažejo, da k nastanku kritičnega stanja lahko prispevajo ne le notranji mehanizmi, temveč tudi zunanji vplivi. Te ugotovitve so bile dosežene z matematičnim modeliranjem v umetnih omrežjih, ki posnemajo vedenje človeških nevronskih mrež.

Če povzamemo, globlji vpogled v kritičnost možganov ne le pospešuje razumevanje kognicije in duševnega zdravja, ampak tudi postavlja temelje za prihodnji razvoj umetne inteligence. Nadaljnje preučevanje teh vidikov bi lahko revolucioniralo pristop k številnim nevrološkim in duševnim boleznim.