Тайна памяти человеческого мозга

память человекаУчёные Колумбийского университета (США) разработали новую математическую модель, помогающую объяснить, каким образом мозг человека накапливает новые воспоминания и сохраняет старые в течении многих лет, десятилетий или даже на всю жизнь. Эта модель может помочь нейробиологам проводить более целенаправленные исследования памяти, а также способствовать прогрессу в производстве мощных вычислительных систем, создаваемых на основе работы человеческого мозга.

«Мозг непрерывно выполняет функцию организации и хранения памяти. Эти процессы, которые были изучены в многочисленных экспериментах, настолько сложны, что учёные создают специальные математические модели для того, чтобы полностью понять их», говорит Стефано Фуси, доктор философии, ведущий исследователь Центра изучения мозга в Колумбийском университете, доцент неврологии. «Модель, которую мы разработали, объясняет, почему биологические и химические процессы памяти настолько сложны, и как они влияют на способность мозга запоминать информацию.»

нейрон и синапсУчёные полагают, что память хранится в синапсах, крошечных структурах, соединяющих нейроны. Синапсы действуют в качестве каналов передачи информации, содержащейся внутри электрических импульсов, которые передаются от нейрона к нейрону. В самых ранних моделях памяти электрические сигналы, проходившие через синапсы, сравнивали с регулируемой громкостью: она повышается или понижается, также думали и о прочности связи между нейронами, формирующими воспоминания. Эти модели работали очень хорошо, так как они обеспечивали огромный объём памяти, но при этом возникла дилемма. «Неправдоподобность первых моделей проявлялась в функциях синапсов, мощность которых могла увеличиваться или понижаться в течении неопределённого времени», говорит доктор Стефано Фуси. «Является ли это регулятор громкости или любая биологическая система, должен быть физический предел, определяющий максимальность повышения или понижения.» Когда же были введены эти ограничения, объём памяти моделей разрушился. После чего учёные предложили синапсыальтернативу: каждый синапс является более сложным звеном, включающим в себя множественные структуры. В 2005 году доктор Фуси и Ларри Эббот, специалист в области математического моделирования работы мозга, провели исследование, объясняющее эту идею. Они описали, как система структур (возможно представляющих кластеры молекул) в пределах одного синапса, могут работать в тандеме, чтобы формировать новые воспоминания, защищая старые. Но позже авторы поняли, что даже эта модель не соответствует памяти человеческого мозга. «Мы пришли к выводу, что различные синаптические компоненты не только функционируют в различных временных масштабах, но также, вероятно, общаются друг с другом», говорят учёные нейробиологического центра в Колумбийском университете. «После того, как мы добавили связь (общение) между компонентами нашей модели, ёмкость для хранения увеличилась на огромную величину, продемонстрировав то, что достигается внутри живого мозга.»

соединённые мензуркиУчёные сравнили структуру этой новой модели с системой мензурок (лабораторных стаканов), соединённых между собой трубками. В наборе взаимосвязанных мензурок, заполняемых водой, жидкость будет иметь свойство протекать между ними, постепенно наполняя каждую ёмкость. Таким образом цельная система работает слаженно в разных временных масштабах. «В нашей модели мерные стаканы представляют собой различные компоненты в пределах синапса», объясняют учёные. Добавление жидкости в одну из мензурок или удаления некоторого количества из неё представляет собой кодирование новых воспоминаний. С течением времени поток жидкости будет диффундировать через другие мензурки, что соответствует процессу хранения воспоминаний.

Учёные надеются, что их труды могут помочь неврологам в качестве теоретической основы для проведения будущих экспериментов, что в конечном итоге откроет более полное понимание памяти мозга. Технологические последствия данной модели также являются перспективными, в первую очередь для создания мощных компьютерных систем, имитирующих работу мозга.

ссылка по теме

 

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

*


ВверхВверх