Nasz mózg zawiera podstawowy algorytm, który pozwala nam nie tylko rozpoznawać koty na dowolnych obrazach w Internecie, ale także uruchamia inteligencję, która czyni nas tym, kim jesteśmy: inteligentnymi istotami, ludźmi.
„Sercem naszych złożonych obliczeń mózgu jest stosunkowo prosta logika matematyczna” - mówi dr Joe Tsien, neurobiolog z Georgia College of Medicine na Uniwersytecie Augusta. Mówi o swojej „teorii fuzji”, fundamentalnej zasadzie składania i relacji miliardów naszych neuronów.
„Inteligencja polega w dużej mierze na pracy z niepewnością i nieskończonymi możliwościami” - mówi Tsien. Rodzi się, gdy grupa podobnych neuronów tworzy różnorodne grupy, które przetwarzają podstawowe rzeczy: rozpoznają pożywienie, schronienie, przyjaciół i wrogów. Grupy te następnie łączą się w motywy funkcjonalnej łączności (FMP), aby poradzić sobie z każdą możliwością tych podstaw, na przykład dochodząc do wniosku, że ryż jest częścią ważnej grupy żywności, która pasowałaby do Święta Dziękczynienia jako przystawka. Im bardziej złożona jest myśl, tym więcej neuronów zostaje zbitych razem (lub „kliki”, jak to nazywa naukowiec).
Oznacza to na przykład, że rozpoznajemy nie tylko krzesło biurowe, ale także gabinet, w którym to krzesło widzieliśmy, i wiemy, że siedzieliśmy na tym krześle w tym biurze.
„Wiesz, że to jest biuro, czy to w twoim domu, czy w Białym Domu” - mówi Tsien, zauważając, że umiejętność konceptualizacji wiedzy jest jedną z wielu rzeczy, która odróżnia nas od komputerów.
Tsien po raz pierwszy opublikował swoją teorię w październiku 2015 roku w czasopiśmie Trends in Neuroscience. Teraz on i jego koledzy udokumentowali ten algorytm w siedmiu różnych obszarach mózgu związanych z tymi podstawami, takimi jak jedzenie i strach u myszy i chomików. Ich uzasadnienie zostało opublikowane w czasopiśmie Frontiers in Systems Neuroscience.
„Aby ta zasada była uniwersalna, musi działać w wielu obwodach neuronowych, więc wybraliśmy siedem różnych obszarów mózgu i nagle zobaczyliśmy, jak działa we wszystkich tych obszarach” - mówi.
Wydaje się, że ludzki mózg nie mógłby funkcjonować bez najbardziej złożonej organizacji - jest bardzo potrzebny 86 miliardom neuronów, mimo że każdy neuron może mieć dziesiątki tysięcy synaps, a między wszystkimi tymi neuronami zachodzą tryliony interakcji. A poza tymi niezliczonymi powiązaniami jest rzeczywistość nieskończonej liczby rzeczy, które każdy z nas prawdopodobnie może zrozumieć i zbadać.
Film promocyjny:
Neurolodzy i eksperci komputerowi od dawna zastanawiali się, w jaki sposób mózg jest w stanie nie tylko przechowywać określone informacje, takie jak komputer, ale także - w przeciwieństwie do nawet najnowocześniejszych technologii - klasyfikować i podsumowywać informacje w abstrakcyjną wiedzę i pojęcia.
„Wiele osób od dawna zakładało, że powinna istnieć podstawowa zasada projektowania, z której wypływa inteligencja i rozwija się mózg, na przykład podwójna helisa DNA i kod genetyczny, który mają wszystkie organizmy” - mówi Tsien. „Doszliśmy do wniosku, że mózg może działać na podstawie zaskakująco prostej logiki matematycznej”.
Sercem złożonej teorii Tsjena jest algorytm n = 2i-1, który określa liczbę grup (lub „klik”, jak je nazywa naukowiec) potrzebnych do PMF, i który pozwala naukowcom przewidzieć na przykład liczbę grup potrzebnych do rozpoznania opcji żywieniowych ramy testów teoretycznych.
N to liczba grup neuronowych połączonych na wszystkie możliwe sposoby; 2 - oznacza, że neurony w tej grupie otrzymują lub nie odbierają danych wejściowych; i jest informacją, którą otrzymują; -1 to część matematyczna, pozwalająca rozważyć wszystkie możliwości.
Aby przetestować teorię, umieścili elektrody w obszarze mózgu, aby „słuchać” odpowiedzi neuronów lub potencjału czynnościowego oraz badać unikalne kształty fal generowane przez te działania. Dali zwierzętom różne kombinacje czterech różnych pokarmów, takich jak zwykłe ciasteczka dla gryzoni, kulki cukrowe, ryż i mleko, i zgodnie z przewidywaniami teorii połączeń naukowcy byli w stanie zidentyfikować wszystkie 15 różnych grup neuronów, które reagują na potencjalną różnorodność kombinacji pokarmów.
Wydaje się, że kliknięcia neuronowe są już połączone podczas rozwoju mózgu, ponieważ pojawiały się natychmiast po dokonaniu wyboru jedzenia. Ta fundamentalna reguła matematyczna pozostała prawie niezmieniona, nawet gdy przepis NMDA na uczenie się i pamięć został wyłączony, gdy mózg dorósł.
Naukowcy odkryli również, że rozmiar ma znaczenie, ponieważ chociaż mózgi ludzi i zwierząt mają sześciowarstwową korę - zewnętrzną warstwę mózgu, która odgrywa kluczową rolę w wyższych funkcjach mózgu, takich jak uczenie się i pamięć - dodatkowa długość ludzkiego mózgu zapewnia więcej miejsca na kliknięcia i PMF. mówi Tsien. Chociaż ogólny obwód mózgu słonia jest zdecydowanie większy niż mózgu człowieka, większość jego neuronów znajduje się w móżdżku, który jest znacznie mniejszy niż kora mózgowa. Móżdżek jest bardziej zaangażowany w koordynację mięśni, co może tłumaczyć zwinność ogromnego ssaka o jego gigantycznych rozmiarach.
ILYA KHEL