ВЕЛИКО НАУЧНО ОТКРИЋЕ: Мождане ћелије астроцити могле би да објасне капацитет складиштења информација

ИСТРАЖИВАЧИ имају нову хипотезу о томе како мождане ћелије зване астроцити могу допринети складиштењу меморије у мозгу, а њихов модел, познат као густа асоцијативна меморија, помогао би да се објасни огроман капацитет складиштења информација у мозгу.

Фото Pixabay free images

Људски мозак садржи око 86 милијарди неурона, ћелија које емитују електричне сигнале који помажу мозгу да складишти сећања и шаље информације и команде кроз мозак и нервни систем, преноси Сциенце Даилy.

Мозак, такође, садржи милијарде астроцита - ћелија у облику звезде са много дугих продужетака који им омогућавају интеракцију са милионима неурона.

Иако се дуго сматрало да су то углавном ћелије подршке, недавне студије сугеришу да астроцити могу играти улогу у складиштењу меморије и другим когнитивним функцијама.

Истраживачи са Масачусетског технолошког института су, наиме, сада изнели нову хипотезу о томе како астроцити могу допринети складиштењу меморије.

Њихова студија, помогла би да се објасни огроман капацитет складиштења мозга, који је много већи него што би се очекивало коришћењем само неурона.

Жан-Жак Слотин, професор машинства и наука о мозгу и когнитивним наукама на Масачусетском технолошком институту објашњава да се првобитно веровало да астроцити само чисте простор око неурона, али нема посебног разлога зашто еволуција није схватила да се могу користити и за рачунање пошто сваки астроцит може да контактира стотине хиљада синапси.

Фото Pixabay free images

Астроцити имају разне помоћне функције у мозгу: чисте остатке, обезбеђују хранљиве материје неуронима и помажу у обезбеђивању адекватног снабдевања крвљу.

Астроцити такође шаљу много танких пипака, познатих као наставци, који се могу обавити око једне синапсе – спојева где два неурона међусобно интерагују, стварајући троделну синапсу.

У последњих неколико година, неуронаучници су показали да ако су везе између астроцита и неурона у хипокампусу поремећене, складиштење и проналажење меморије су оштећени.

За разлику од неурона, астроцити не могу да генеришу акционе потенцијале, електричне импулсе који преносе информације кроз мозак.

Међутим, они могу да користе калцијумову сигнализацију за комуникацију са другим астроцитима.

Током последњих неколико деценија, како се резолуција снимања калцијума побољшавала, истраживачи су открили да калцијумова сигнализација такође омогућава астроцитима да координирају своју активност са неуронима у синапсама са којима се повезују.

Ове студије сугеришу да астроцити могу да детектују неуронску активност, што их доводи до промене сопствених нивоа калцијума.

Те промене могу да подстакну астроците да ослобађају глиотрансмитере - сигналне молекуле сличне неуротрансмитерима, у синапсу.

Лео Козачковв аутор рада "Капацитет памћења који је објављен 23. маја у Зборнику радова Националне академије наука објашњава да постоји затворени круг између неуронске сигнализације и сигнализације од астроцита до неурона.

Истиче да је, међутим, непознато какве прорачуне астроцити могу да ураде са информацијама које осећају од неурона.

Тим са Масачусетског технолошког института је кренуо да моделира шта би те везе могле да раде и како би могле да допринесу складиштењу меморије.

Њихов модел је заснован на Хопфилдовим мрежама - врсти неуронске мреже која може да складишти и присећа се образаца.

Хопфилдове мреже, које је првобитно развио Џон Хопфилд 1970-их и 1980-их, често се користе за моделирање мозга, али је показано да ове мреже не могу да складиште довољно информација да би објасниле огроман меморијски капацитет људског мозга.

Новија, модификована верзија Хопфилдове мреже, позната као густа асоцијативна меморија, може да складишти много више информација путем вишег реда спрезања између више од два неурона.

Међутим, није јасно како би мозак могао да имплементира ова спрезања вишег броја неурона на хипотетичкој синапси, пошто конвенционалне синапсе повезују само два неурона: пресинаптичку ћелију и постсинаптичку ћелију.

Ту долазе до изражаја астроцити.

Дмитриј Кротов истраживач на Масачусетском технолошком институту објашњава да ако имате мрежу неурона који се спајају у паровима, постоји само веома мала количина информација коју можете да кодирате у тим мрежама.

-Да бисте изградили густа асоцијативна сећања, потребно је да спојите више од два неурона. Пошто се један астроцит може повезати са многим неуронима и многим синапсама, примамљиво је претпоставити да би могао постојати пренос информација између синапси посредован овом биолошком ћелијом. То је била највећа инспирација за нас да истражимо астроците и навело нас је да почнемо да размишљамо о томе како да изградимо густа асоцијативна сећања у биологији, додаје Кротов.

Модел асоцијативног памћења неурона и астроцита који су истраживачи развили у свом новом раду може да складишти знатно више информација него традиционална Хопфилдова мрежа, више него довољно да објасни капацитет памћења мозга.

Опсежне биолошке везе између неурона и астроцита нуде подршку идеји да би ова врста модела могла да објасни како функционишу системи за складиштење меморије у мозгу, кажу истраживачи.

Они претпостављају да су унутар астроцита сећања кодирана постепеним променама у обрасцима протока калцијума.

Ове информације се преносе неуронима глиотрансмитерима који се ослобађају на синапсама са којима се астроцитни процеси повезују.

Козачков наводи да се пажљивом координацијом ове две ствари, просторно-временског обрасца калцијума у ћелији, а затим и сигнализације назад до неурона, може добити тачна динамика која је потребна за овај масовно повећани капацитет меморије.

Једна од кључних карактеристика новог модела је да третира астроците као скупове процеса, а не као један ентитет.

Сваки од тих процеса може се сматрати једном рачунарском јединицом.

Због високих могућности складиштења информација густих асоцијативних меморија, однос количине ускладиштених информација и броја рачунарских јединица је веома висок и расте са величином мреже.

Ово чини систем не само капацитетним, већ и енергетски ефикасним.

Да би тестирали да ли овај модел може тачно да представи начин на који мозак складишти памћење, истраживачи би могли да покушају да развију начине за прецизну манипулацију везама између процеса астроцита, а затим да посматрају како те манипулације утичу на функцију памћења.

Поред тога што нуди увид у то како мозак може да складишти памћење, овај модел би такође могао да пружи смернице истраживачима који раде на вештачкој интелигенцији.

Варирањем повезаности мреже између процеса, истраживачи би могли да генеришу огроман распон модела који би се могли истражити у различите сврхе, на пример, стварајући континуум између густих асоцијативних сећања и механизама пажње у великим језичким моделима.

Слотин истиче да, иако је неуронаука у почетку инспирисала кључне идеје у вештачкој интелигенцији, последњих 50 година истраживања неуронауке имало је мали утицај на ову област, а многи модерни алгоритми вештачке интелигенције су се удаљили од неуронских аналогија.

-У том смислу, овај рад би могао бити један од првих доприноса вештачкој интелигенцији заснованих на недавним истраживањима неуронауке, додаје он.

(Танјуг)

БОНУС ВИДЕО - ПОНУДА НА САЈМУ АУТОМОБИЛА: Погледајте како изгледају нови модели

Препоручујемо

Свет

0 6

КАКО КАФА УТИЧЕ НА ТЕЛО И МОЗАК; Научници дали одговор

01. 06. 2025. у 00:00

Панорама

0 0

РУСКИ НАУЧНИК: На Сунцу забележен најјачи избачај соларног материјала у 2025.

31. 05. 2025. у 23:00

Др Новости

0 0

МЕДИЦИНСКА РЕВОЛУЦИЈА У КИНИ: Прва домаћа деветовалентна вакцина против HPV-а

30. 05. 2025. у 11:29

Панорама

0 1

КАКО ЗАПРАВО МИРИШЕ СВЕМИР? Научници дали одговор

29. 05. 2025. у 01:23

Пратите нас и путем иОС и андроид апликације