Můžete počítat s mozkem?

Už jste někdy cítili, že váš mozek na vás hraje triky? Nový výzkum zjistil, že až si příště myslíte, že se váš mozek s vámi „pohrává“, můžete mít pravdu.

Zjištění zveřejněná v časopise Přírodanaznačují, že mozek je ze své podstaty nespolehlivý.

To se většině z nás nemusí zdát překvapivé, ale neurologům to po celá desetiletí lámalo hlavu. Vzhledem k tomu, že mozek je nejvýkonnějším známým výpočetním zařízením, jak může fungovat tak dobře, i když chování jeho obvodů je proměnlivé?

Dlouhodobou hypotézou je, že mozkové obvody jsou skutečně spolehlivé - a zjevně vysoká variabilita spočívá v tom, že váš mozek je zapojen do mnoha úkolů současně, které se navzájem ovlivňují.

Právě tuto hypotézu přímo testovali vědci z University College London.

Tým - spolupráce mezi experimentátory z Wolfsonova institutu pro biomedicínský výzkum a teoretikem Peterem Lathamem z Gatsby Computational Neuroscience Unit - čerpal inspiraci z oslavovaného motýlího efektu, skutečnosti, že klapka motýlích křídel v Brazílii mohla vyrazit tornádo v Texasu.

Jejich myšlenkou bylo zavést do mozku malou poruchu, neurální ekvivalent motýlích křídel, a zeptat se, co by se stalo s aktivitou v obvodu. Narostla by perturbace a měla by účinek klepání, což by ovlivnilo zbytek mozku, nebo okamžitě vymřelo?

Ukázalo se, že to mělo obrovský knock-on efekt. Porucha byla jediným extra „hrotem“ neboli nervovým impulsem zavedeným do jediného neuronu v mozku krysy. Ten jediný hrot navíc způsobil asi třicet nových hrotů v blízkých neuronech v mozku, většina z nich způsobila dalších třicet hrotů navíc atd.

To se nemusí zdát moc, vzhledem k tomu, že mozek produkuje miliony hrotů každou sekundu. Vědci však odhadovali, že nakonec jeden další bodec ovlivnil miliony neuronů v mozku.

"Tento výsledek naznačuje, že variabilita, kterou vidíme v mozku, může být ve skutečnosti způsobena hlukem, a představuje základní rys normální funkce mozku," uvedl hlavní autor Dr. Mickey London z Wolfsonova institutu pro biomedicínský výzkum, UCL.

Toto rychlé zesílení hrotů znamená, že mozek je extrémně „hlučný“ - mnohem, mnohem hlučnější než počítače.

Mozek však může provádět velmi složité úkoly s obrovskou rychlostí a přesností, mnohem rychleji a přesněji než nejvýkonnější počítač, který byl kdy postaven (a který bude pravděpodobně postaven v dohledné budoucnosti).

Vědci z UCL naznačují, že aby mozek fungoval tak dobře i při vysoké úrovni hluku, musí používat strategii zvanou kód rychlosti. V rychlostním kódu uvažují neurony o činnosti souboru mnoha neuronů a ignorují individuální variabilitu neboli šum produkovaný každým z nich.

Takže teď víme, že mozek je opravdu hlučný, ale stále nevíme proč.

Vědci z UCL naznačují, že jednou z možností je, že jde o cenu, kterou mozek platí za vysokou konektivitu mezi neurony (každý neuron se připojuje k asi 10 000 dalším, což vede k více než 8 milionům kilometrů vedení v lidském mozku).

Je pravděpodobné, že tato vysoká konektivita je alespoň částečně zodpovědná za výpočetní sílu mozku. Jak však ukazuje výzkum, čím vyšší je konektivita, tím je mozek hlučnější. Přestože hluk nemusí být užitečnou funkcí, je alespoň vedlejším produktem užitečné funkce.

Zdroj: University College London