Наш мозг может хранить в 10 раз больше информации, чем мы думали

Новое исследование показывает, что объем памяти мозга в десять раз больше, чем его предыдущие оценки. Это означает, что он находится в диапазоне петабайт-такой объем еще недавно имел весь интернет(сейчас измеряется в зеттабайтах(1 000 000 000 000 000 000 000 байт) и скоро - в йоттабайтах).

Мозг человека часто сравнивают с компьютером. Один из аспектов, который хорошо поддается такого рода сравнениям - память. Когда компьютерщики говорят о памяти, они имеют в виду ОЗУ память (оперативную память) и память постоянного хранения, например, на жестком диске. В контексте разговора о человеческом мозге, нейробиологи говорят о кратковременной памяти, которая выполняет функциии ОЗУ в компьютере, и долгосрочной памяти, которая сродни жесткому диску. Потому ученые считают полезным проводить аналогию между емкостью памяти нашего мозга и объемом памяти компьютера, что объясняет, почему они измеряют его(объем мозга) в битах и ​​байтах.

К сожалению, пока нет единого мнения, как много информации наш мозг способен хранить. Оценки варьируются от одного терабайта до 100 терабайт, и даже до 2500 терабайт (терабайт - это 1000 гигабайт). Но, как новое исследование Института Солка показывает, эти оценки оказываются на порядок заниженными. Создавая компьютерную модель сегмента мозга крысы, команда исследователей во главе с Терри Сейновски Salk Institute показала, что объем памяти человеческого мозга измеряется, на самом деле, в пределах петабайт(1 000 000 000 000 000 байт). Подробности их работы теперь можно найти в научном журнале ]]>eLife]]>.

"Это настоящая бомба в области нейрофизиологии," сказал Сейновски в пресс-релизе. Мы обнаружили ключ к разгадке того, как могут нейроны гиппокампа функционировать с низкими затратами энергии, но с большой мощностью вычислений. По нашим самым скромным оценкам, емкость мозга надо увеличить в 10 раз — до петабайта, что ставит его вровень с объемами, которые циркулируют в интернете."
Петабайт - это огромное количество данных. Выраженный численно, это 2 в 50 степени байт. Хорошая аналогия: общий объем накопленных данных в Библиотеке Конгресса США составляет около 235 терабайт. Один петабайт примерно в четыре раза больше. И хотя наш мозг не имеет эквивалентную емкость сети интернет, но это все равно, очень большой резервуар информации.

Команда создала компьютерную 3D-реконструкцию ткани гиппокампа крысы( центра памяти головного мозга), которая показала нечто неожиданное. Некоторые нейроны, казалось, отправляли дубликаты сообщений для нейронов-приемников. Исследователи решили измерить и сравнить размеры двух подобных синапсов, надеясь, что они помогут уточнить определение синаптического размера. Обычно, в нейрофизиологии по отношению к размерам нейронов применяются термины — маленький, средний и большой. Это несколько расплывчатое определение создает проблему, так как от размера синапсов напрямую зависит объем памяти мозга.

Исследователи обнаружили, что синапсы всех размеров варьируются с шагом около восьми процентов. Таким образом, всего есть около 26 категорий размеров синапсов. Это "синаптическое распределение" означает, что дискретных размеров синапсов в 10 раз больше, чем считалось ранее. Что приравнивается к около 4,7 бит информации. До этого исследования, нейрофизиологи полагали, что мозг способен «переключаться» только в один-два бита для короткого и длительного хранения памяти в гиппокампе.

Это открытие также помогает объяснить удивительную эффективность мозга, которое могло бы в конечном итоге привести к сверхточным, супер-эффективным компьютерам, особенно тех, которые используют машинное обучение и нейросети.
Компьютеры помогают нам понять работу мозга, а мозг помогает нам строить более эффективные компьютеры.