Мозг функционирует аналогично "эффекту бабочки"

Давняя гипотеза говорит о том, что мозг надежен и чрезвычайно вариативен потому, что он участвует во многих задач одновременно, которые влияют друг на друга.

Именно это предположение непосредственно испытывали исследователи из UCL. Команда - сотрудничество экспериментаторов из Wolfson Institute for Biomedical Research и теоретика Питера Латама из Gatsby Computational Neuroscience Unit - черпала вдохновение от знаменитого эффекта бабочки, который говорит о том, что взмах крыла бабочки в Бразилии может вызвать торнадо в Техасе. Их идея заключалась в введении малых возмущений в мозг, нервный эквивалент крыльев бабочки, и наблюдении за последующей деятельностью. Будет ли расти возмущение и косвенное воздействие, влияя таким образом на остальной мозг, или же сразу потухнет?

Оказалось, что существует огромный эффект домино. Возмущение было одним лишним 'пиком', или нервным импульсом, представленном на один нейрон в мозге крысы. Этот один дополнительный всплеск вызвал около 30 новых дополнительных пиков в близлежащих нейронах в головном мозге, большинство из которых вызвало еще 30 дополнительных пиков, и так далее. Это может показаться не таким уж большим достижением, учитывая, что мозг производит миллионы пиков каждую секунду. Тем не менее, исследователи подсчитали, что в конечном итоге, от одного дополнительного всплеска пострадали миллионы нейронов в головном мозге.

"Этот результат означает, что изменчивость, которую мы наблюдаем в мозгу, фактически может быть из-за шума и представляет собой основную черту нормальной функции мозга", говорит ведущий автор исследования доктор Мики Лондона из UCL.

Такое быстрое усиление пиков означает, что мозг является чрезвычайно 'шумным', гораздо шумнее, чем компьютеры. Тем не менее, мозг может выполнять очень сложные задачи с огромной скоростью и точностью, гораздо быстрее и точнее, чем самый мощный компьютер из когда-либо созданных (и, вероятно, построенных в обозримом будущем). UCL исследователи считают, что мозгу, чтобы обеспечивать должную эффективность в условиях высокого уровня шума, необходимо использовать стратегию под названием "скоростной код". В скоростном коде, нейроны считывают деятельность групп многих нейронов и игнорируют индивидуальную изменчивость, или шум, производимый каждым из них.

Теперь мы знаем, что мозг действительно шумный, но мы до сих пор не знаем, почему. UCL исследователи предполагают, что такова цена за связь между нейронами (каждый нейрон соединяется с 10000 других, в результате чего получается более 8000 тысяч километров связей в человеческом мозгу). Можно предположить, что мощные связи, по крайней мере частично несут ответственность за вычислительную мощности мозга. Однако, как показывают исследования, чем мощнее связи - тем больше уровень шума. Поэтому, хоть шум и не может быть полезной функцией, но, по крайней мере, он является побочным продуктом деятельности мозга.