Ученые выяснили, что отдельные нейроны человека работают гораздо сложнее, чем считалось раньше
Долгое время ученые объясняли высокий интеллект человека количеством нейронов в головном мозге и сложностью связей между ними. Однако новое исследование показало, что важную роль может играть еще одна особенность — вычислительная мощность каждого отдельного нейрона. То есть функционально они еще более сложны, чем принято считать.
Авторы работы пришли к выводу, что нейроны коры головного мозга человека способны обрабатывать информацию значительно сложнее, чем аналогичные клетки у других млекопитающих. По мнению исследователей, именно это могло стать одним из факторов развития человеческого мышления, речи и способности к обучению.
Что изучали ученые
Чтобы оценить возможности отдельных нейронов, ученые использовали современные компьютерные модели и методы искусственного интеллекта. Они создали искусственные нейронные сети, которые пытались максимально точно воспроизвести работу одного человеческого нейрона.
Логика эксперимента была следующей: чем сложнее искусственной системе повторить поведение клетки, тем более сложные вычисления она выполняет. Результаты показали, что отдельные нейроны коры головного мозга обладают неожиданно высокой вычислительной мощностью.
Исследование опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Почему нейрон оказался сложнее, чем предполагалось
Еще недавно нейрон часто представляли как своеобразный «переключатель», который либо включается, либо выключается. Новое исследование показало, что все устроено куда сложнее.
Человеческий нейрон сам выполняет сложную обработку информации еще до передачи сигнала. Во многом это связано с развитой системой дендритов — многочисленных отростков, которые принимают сигналы от соседних нейронов, а также с особенностями электрической активности клетки. Иными словами, каждый отдельный нейрон не просто участвует в работе мозга, а сам по себе представляет сложную вычислительную систему.
Что это говорит о человеческом интеллекте
Авторы исследования считают, что интеллект человека может определяться не только количеством нейронов и связей между ними. Не менее важным может быть и то, насколько сложную обработку информации способен выполнять каждый отдельный нейрон.
Человеческий мозг и интеллект все еще продолжают изучать, и назвать эту информацию исчерпывающей точно нельзя. Но эта работа показывает, что устройство отдельных клеток играет куда более серьезную роль, чем считалось ранее.
Может ли открытие помочь медицине
Пока результаты исследования не оказывают существенного влияния на диагностику или лечение заболеваний головного мозга. Эта работа больше относится к фундаментальной науке и помогает лучше понять, как устроено мышление, память, обучение и обработка информации.
Подобные исследования создают основу для будущих разработок в нейробиологии и нейромедицине. Чем лучше ученые понимают принципы работы здорового мозга, тем больше возможностей появляется для изучения причин неврологических и нейродегенеративных заболеваний.
Связь с искусственным интеллектом
Авторы исследования считают, что полученные результаты могут оказаться полезными для разработки новых систем искусственного интеллекта.
Современные нейросети в своей работе используют сильно упрощенные модели искусственных нейронов. Если будущие алгоритмы смогут учитывать более сложные принципы их работы, это потенциально позволит создавать более эффективные и гибкие модели искусственного интеллекта.
Источник: Proceedings of the National Academy of Sciences