SLOBODA JE ODGOVORNOST

15 lipnja, 2021

SLOBODA JE ODGOVORNOST

Zagreb, HR 16 C

JEDINSTVENI MOŽDANI SIGNAL KAO KLJUČ LJUDSKE INTELIGENCIJE

Znanstvenici koji istražuju ljudske neurone izravno uče neke izvanredne stvari. Jedinstveni moždani signal može biti ključ ljudske inteligencije.

  • Većina istraživanja u vezi s ljudskim mozgom provodi se s mozgom glodavaca pod pretpostavkom da se to može odnositi i na nas.
  • Neobična studija proučavala je nedavno resecirano tkivo ljudskog mozga za koje se ispostavilo da sadrži neka velika iznenađenja.
  • Neočekivani električni signali ljudskih neurona i njihovo ponašanje bacaju novo svjetlo na ljudsku inteligenciju.

Iako se napreduje, naš mozak ostaje organ mnogih misterija. Među njima je i točan rad neurona, s oko 86 milijardi njih u ljudskom mozgu. Neuroni su međusobno povezani u kompliciranim, labirintnim mrežama preko kojih razmjenjuju informacije u obliku električnih signala. Znamo da signali izlaze iz pojedinog neurona kroz vlakno koje se naziva akson, a također da signale svaki neuron prima kroz ulazna vlakna koja se nazivaju dendriti.

Razumijevanje posebnih električnih mogućnosti dendrita – koji uostalom u svakom trenutku mogu primati signale od bezbroj drugih neurona – ključno je za dešifriranje komunikacije neurona. Možda će vas iznenaditi kada saznate da se većina svega što pretpostavljamo o ljudskim neuronima temelji na opažanjima dendriti glodavaca – jednostavno nema puno svježeg, još uvijek funkcionalnog ljudskog moždanog tkiva dostupnog za temeljito ispitivanje.

Za novu studiju objavljenu 3. siječnja 2020. u časopisu Science, znanstvenici su dobili rijetku priliku istražiti neke neurone iz vanjskog sloja ljudskog mozga i otkrili su zapanjujuća ponašanja dendrita koja su možda jedinstvena za ljude, a možda čak mogu objasniti i kako naše milijarde neurona obrađuju ogromnu količinu informacija koje razmjenjuju.

Električni signali slabe s daljinom, a to postavlja zagonetku onima koji žele razumjeti ljudski mozak: Poznato je da su ljudski dendriti otprilike dvostruko duži od dendrita glodavaca, što znači da bi signal koji prelazi ljudski dendrit mogao biti puno slabiji kad dođe do svog odredište nego putovanje puno kraćeg dendrita glodavaca. Kaže da je koautor biologa Matthew Larkum sa Sveučilišta Humboldt u Berlinu govorio za LiveScience, “Da nema promjena u električnim svojstvima između glodavaca i ljudi, to bi značilo da bi i kod ljudi isti sinaptički ulazi bili nešto manje snažni.” Kreda još jednim udarcem protiv vrijednosti istraživanja na životinjama. Jedini način na koji to ne bi bilo točno jest ako signali koji se razmjenjuju u našem mozgu nisu isti kao oni u glodavaca. Upravo su to utvrdili autori studije.

Istraživači su radili s moždanim tkivom izrezanim iz terapijskih razloga iz mozga pacijenata s tumorom i epilepsijom. Neuroni su resecirani iz nesrazmjerno debelih slojeva 2 i 3 moždane kore, što je osobina posebna za ljude. U tim slojevima borave nevjerojatno guste neuronske mreže.

Bez kisika koji se prenosi krvlju, takve stanice traju samo otprilike dva dana, pa Larkumov laboratorij nije imao izbora nego u tom razdoblju raditi danonoćno kako bi dobio najviše informacija iz uzoraka. “Tkivo dobivate vrlo rijetko, pa jednostavno morate raditi s onim što je ispred vas”, kaže Larkum. Tim je napravio rupe u dendritima u koje su mogli umetati staklene pipete. Kroz njih su poslali ione da stimuliraju dendrite, omogućujući znanstvenicima da promatraju njihovo električno ponašanje.

Kod glodavaca su uočene dvije vrste električnih bodova u dendritima: kratka, milisekundna, s uvođenjem natrija, i šiljci koji traju 50 do 100 puta dulje kao odgovor na kalcij.

U ljudskim dendritima primijećena je jedna vrsta ponašanja: super kratki skokovi koji se javljaju u brzom slijedu, jedan za drugim. To sugerira istraživačima da su ljudski neuroni “izrazito uzbudljiviji” od neurona glodavaca, što im omogućava da uspješno prelaze naše duže dendrite.

Uz to, utvrđeno je da ljudske neuronske šiljke – iako su se ponašali nekako poput šiljaka glodavaca potaknutih uvođenjem natrija – generira kalcij, zapravo suprotan glodavcima.

Izvor slike: bluebay / Shutterstock

Studija također izvještava o drugom velikom otkriću. Kako bi bolje razumio kako mozak koristi ove skokove, tim je programirao računalne modele na temelju svojih otkrića. Kriške mozga koje su pregledali nisu se, naravno, mogle ponovno sastaviti i nekako uključiti.

Znanstvenici su konstruirali virtualne neuronske mreže, od kojih bi se svaki neuron mogao stimulirati u tisućama točaka duž njegovih dendrita, kako bi vidjeli kako svaki obrađuje toliko ulaznih signala. Prethodno, neljudsko istraživanje sugeriralo je da neuroni zbrajaju ove ulaze, držeći se na njima sve dok broj pobudnih ulaznih signala ne premaši broj inhibicijskih signala, u kojem trenutku neuron ispaljuje zbroj njih iz svog aksona u mrežu.

Međutim, to nije ono što je Larkumov tim primijetio u svom modelu. Izlaz neurona bio je suprotan njihovom ulazu: Što su više uzbudljivih signala primili, to je manja vjerojatnost da će ispaliti. Svaka je imala naizgled „slatko mjesto“ što se tiče unosa snage.

Istraživači vjeruju da se događa da su dendriti i neuroni možda pametniji nego što se ranije sumnjalo, obrađujući ulazne informacije čim stignu. Mayank Mehta iz UC Los Angelesa, koji nije uključen u istraživanje, kaže LiveScienceu, “Ne izgleda da stanica samo zbraja stvari – to također baca stvari.” To bi moglo značiti da svaki neuron procjenjuje vrijednost svakog signala u mrežu i odbacuje “šum”. Može biti i da su različiti neuroni optimizirani za različite signale, a time i zadatke.

Način na koji hobotnice distribuiraju odlučivanje kroz decentralizirani živčani sustav, dosta implikacija novog istraživanja je da, barem kod ljudi, nije samo neuronska mreža pametna, već i svi pojedinačni neuroni koje sadrži. Ovo bi predstavljalo točno onu vrstu računalnog super–punjenja za koju bismo se nadali da će ga pronaći negdje u nevjerojatnom ljudskom mozgu.

Izvor i slike: Bigthink.com // vitstudio / Shutterstock

Prijašnja objava

KORIŠTENJE UMJETNE INTELIGENCIJE U POSLOVANJU

Slijedeća objava

NEVERA

Možda će Vas interesirati i ovo:

PRVI ČOVJEK PRVOG HRVATSKOG SATELITA

Hrvatski satelit u svemiru 2023. godine – najava je to koja je ovih dana odjeknula u domaćoj javnosti, nakon što je predstavnike Jadranske aero-svemirske asocijacije (A3) na Pantovčaku primio predsjednik Republike Zoran Milanović. Neprofitna i […]

SVIJEST POTJEČE NA KVANTNOJ RAZINI

Imaju li naši umovi kvantne strukture koje rađaju svijest? Sir Roger Penrose, jedan od najpoznatijih svjetskih znanstvenika, vjeruje u to i može objasniti kako misli da to djeluje.   Ljudska svijest jedna je od velikih misterija našeg […]