Saznajte kako mozak stvara nova sjećanja, čuvajući stara

Znanstvenici su razvili novi matematički model koji pomaže objasniti kako mu biološka složenost ljudskog mozga omogućuje postavljanje novih sjećanja bez brisanja starih.

pamćenje, ljudski mozak, memorija ljudskog mozga, kako ljudski mozak stvara nova sjećanja, indian express, indian express vijestiProcesi ljudskog mozga toliko su složeni da su znanstvenici razvijali matematičke modele kako bi ih u potpunosti razumjeli. (Izvor: Pixabay)

Nova studija pokazuje kako naš mozak stvara nova sjećanja, bez brisanja starijih.



Znanstvenici s Kolumbije razvili su novi matematički model koji pomaže objasniti kako mu biološka složenost ljudskog mozga omogućuje da položi nova sjećanja bez brisanja starih, ilustrirajući kako mozak održava vjernost sjećanja godinama, desetljećima ili čak čitavim životom.



različite vrste ljiljana i njihove slike

Ovaj bi model mogao pomoći neuroznanstvenicima u osmišljavanju ciljanijih studija memorije, a također bi mogao potaknuti napredak u neuromorfnom hardveru, moćnim računalnim sustavima inspiriranim ljudskim mozgom.



Mozak neprestano prima, organizira i pohranjuje uspomene. Ti su procesi, koji su proučavani u bezbroj eksperimenata, toliko složeni da su znanstvenici razvijali matematičke modele kako bi ih u potpunosti razumjeli, rekao je Stefano Fusi, viši autor rada. Model koji smo razvili konačno objašnjava zašto su biologija i kemija u osnovi pamćenja tako složene i kako ta složenost pokreće sposobnost mozga da pamti.

Općenito se vjeruje da su sjećanja pohranjena u sinapsama, sićušnim strukturama na površini neurona. Ove sinapse djeluju kao vodiči, prenoseći informacije smještene unutar električnih impulsa koji normalno prelaze s neurona na neuron. U najranijim memorijskim modelima snaga električnih signala koji su prolazili kroz sinapse uspoređivana je s gumbom za glasnoću na stereo uređaju; birao je prema gore kako bi pojačao (ili dolje smanjio) snagu veze između neurona. To je omogućilo stvaranje sjećanja.



Ovi su modeli radili izuzetno dobro jer su predstavljali ogroman memorijski kapacitet. No, postavili su i intrigantnu dilemu.



Problem s jednostavnim modelom funkcioniranja sinapsi sličnim brojčaniku bio je taj što se pretpostavljalo da se njihova snaga može neograničeno povećavati ili smanjivati, rekla je dr. Fusi, dodajući: 'Ali u stvarnom svijetu to se ne može dogoditi. Bilo da se radi o gumbu za glasnoću na stereo uređaju ili bilo kojem biološkom sustavu, mora postojati fizičko ograničenje koliko se može okrenuti.

Kad su ta ograničenja nametnuta, kapacitet memorije ovih modela je opao.



Tako je dr. Fusi, u suradnji sa kolegom istraživačem Instituta Zuckerman Larryjem Abbotom, ponudio alternativu, svaka sinapsa je složenija od samo jednog brojčanika, pa bi je umjesto toga trebalo opisati kao sustav s više biranja.



Godine 2005. dr. Fusi i Abbott objavili su istraživanje u kojem je objašnjena ova ideja. Opisali su kako različiti brojčanici unutar sinapse mogu djelovati u tandemu kako bi formirali nova sjećanja, a štitili stara. No autori su kasnije shvatili da čak ni taj model nije uspio postići ono za što su vjerovali da mozak, osobito ljudski, može zadržati.

žuta nejasna gusjenica s crnom glavom

Shvatili smo da različite sinaptičke komponente ili brojčanici ne samo da su funkcionirali u različitim vremenskim intervalima, već su vjerojatno i međusobno komunicirali, rekao je Marcus Benna, prvi autor današnjeg časopisa Nature Neuroscience. Nakon što smo našem modelu dodali komunikaciju među komponentama, kapacitet skladištenja povećao se za ogroman faktor, postajući daleko reprezentativniji za ono što se postiže unutar živog mozga.



Pogledajte što još donosi vijesti.



Dr Benna je komponente ovog novog modela usporedio sa sustavom čaša povezanih jedna s drugom kroz niz cijevi.

U nizu međusobno povezanih čaša, svaka ispunjena različitom količinom vode, tekućina će teći između njih tako da se razina vode izjednači. U našem modelu, čaše predstavljaju različite komponente unutar sinapse, objasnila je dr. Benna. Dodavanje tekućine u jednu od čaša ili uklanjanje neke od njih predstavlja kodiranje novih sjećanja. S vremenom će se rezultirajući protok tekućine raspršiti po drugim čašama, što odgovara dugotrajnom skladištenju uspomena.



Oba se istraživača nadaju da će ovaj rad pomoći neuroznanstvenicima u laboratoriju, djelujući kao teoretski okvir za usmjeravanje budućih eksperimenata, što će u konačnici dovesti do potpunije i detaljnije karakterizacije mozga.



vrste palmi u Južnoj Karolini

Dok je sinaptička osnova sjećanja dobro prihvaćena, dobrim dijelom zbog rada nobelovca i kodirektora Instituta Zuckerman, dr. Erica Kandela, pojašnjavanje kako sinapse podržavaju sjećanja dugi niz godina bez degradacije bilo je izuzetno teško, rekao je dr. Abbott. Doktori Benna i Fusi trebali bi poslužiti kao vodič istraživačima koji istražuju molekularnu složenost sinapse.

crveni cvijet sa žutim središnjim imenom

Tehnološke implikacije ovog modela također su obećavajuće. Doktora Fusija dugo je zanimao neuromorfni hardver, računala koja su dizajnirana da imitiraju biološki mozak.

Danas je neuromorfni hardver ograničen memorijskim kapacitetom, koji može biti katastrofalno nizak kada su ti sustavi dizajnirani za autonomno učenje, rekao je dr. Fusi. Stvaranje boljeg modela sinaptičke memorije moglo bi pomoći u rješavanju ovog problema, ubrzavajući razvoj elektroničkih uređaja koji su kompaktan i energetski učinkovit i jednako snažan kao i ljudski mozak.

Ovaj rad pod naslovom Računalni principi konsolidacije sinaptičke memorije objavljen je na internetu u časopisu Nature Neuroscience.

Gornji članak služi samo u informativne svrhe i ne namjerava zamijeniti profesionalni liječnički savjet. Uvijek tražite upute svog liječnika ili drugog kvalificiranog zdravstvenog djelatnika za sva pitanja koja imate o svom zdravlju ili zdravstvenom stanju.