Мозг может хранить почти в 10 раз больше данных, чем считалось ранее

Ученые доказали, что его емкость памяти человеческого мозга в десять раз больше, чем предполагалось ранее. Это открытие основано на переосмыслении роли синапсов – точек соединения между нейронами, которые считаются фундаментальными единицами хранения информации в мозге.

Традиционно, модели хранения информации в мозге основывались на упрощенном представлении синаптической пластичности. Считалось, что сила синаптического соединения может варьироваться лишь в ограниченном диапазоне, что накладывало жесткие ограничения на общую емкость памяти. Эти модели, зачастую опиравшиеся на бинарную логику (синапс либо сильный, либо слабый), недооценивали сложность и тонкость синаптической передачи. Исследование, опубликованное в журнале Neural Computation, опровергло это упрощение.

Ученые разработали усовершенствованную методику количественной оценки синаптической силы. Вместо грубого деления на "сильный" и "слабый", новый метод позволяет измерять синаптическую силу с высокой точностью, учитывая множество параметров. Это включает в себя не только амплитуду постсинаптического потенциала (величину сигнала, передаваемого от одного нейрона к другому), но и временные характеристики передачи сигнала, а также пространственную организацию синапсов на поверхности нейрона. Более того, учёные учитывают взаимодействие между множеством синапсов, понимая, что информация кодируется не только силой отдельных синапсов, но и их сложными взаимодействиями. Это аналогично тому, как в компьютере информация кодируется не только отдельными битами, но и их последовательностями и комбинациями.

Эксперименты, проведенные на гиппокампе крыс (области мозга, критически важной для формирования памяти), показали значительно более широкую вариативность синаптической силы, чем предполагалось ранее. Это расширение диапазона синаптической силы, в сочетании с учётом сложных взаимодействий между синапсами, позволяет значительно увеличить оцениваемую емкость памяти мозга.

Учитывая, что в человеческом мозге насчитывается более 100 триллионов синапсов, увеличение оценки емкости на порядок величины приводит к потрясающим цифрам. 

Помимо чистого объема памяти, это исследование имеет существенные последствия для понимания процессов обучения, старения и нейродегенеративных заболеваний. Повреждение или дисфункция синапсов играют ключевую роль в развитии таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Более точное понимание синаптической пластичности позволит разработать новые стратегии диагностики и лечения этих болезней. Например, разработка препаратов, способствующих восстановлению синаптических связей, может стать прорывом в лечении деменции.