გაარკვიეთ, როგორ ქმნის ტვინი ახალ მოგონებებს, ინარჩუნებს ძველს

მეცნიერებმა შეიმუშავეს ახალი მათემატიკური მოდელი, რომელიც ეხმარება აგიხსნათ, თუ როგორ აძლევს ადამიანის ტვინის ბიოლოგიური სირთულე მას საშუალებას, რომ წამოაყენოს ახალი მოგონებები ძველი წაშლის გარეშე.

ადამიანის ტვინის პროცესები იმდენად რთულია, რომ მეცნიერები ავითარებენ მათემატიკურ მოდელებს მათი სრულად გააზრების მიზნით. (წყარო: Pixabay)

ახალი კვლევა აჩვენებს, თუ როგორ იქმნება ჩვენი ტვინი ახალ მოგონებებს, ძველიების წაშლის გარეშე.

კოლუმბიელმა მეცნიერებმა შეიმუშავეს ახალი მათემატიკური მოდელი, რომელიც ეხმარება ახსნას, თუ როგორ უშვებს ადამიანის ტვინის ბიოლოგიური სირთულე მას ახალი მოგონებების დადებას ძველების მოშორების გარეშე, რაც ასახავს იმას, თუ როგორ ინარჩუნებს ტვინი მოგონებების ერთგულებას წლების განმავლობაში, ათწლეულების განმავლობაში ან თუნდაც სიცოცხლის განმავლობაში.

რამდენი სახეობის კარტოფილი

ეს მოდელი შეიძლება დაეხმაროს ნეირომეცნიერებს მეხსიერების უფრო მიზანმიმართული კვლევების შემუშავებაში და ასევე ხელი შეუწყოს წინსვლას ნეირომორფულ აპარატურაში, მძლავრი გამოთვლითი სისტემებით, რომლებიც შთაგონებულია ადამიანის ტვინით.

ტვინი მუდმივად იღებს, აწყობს და ინახავს მოგონებებს. ეს პროცესები, რომლებიც შესწავლილია უამრავ ექსპერიმენტში, იმდენად რთულია, რომ მეცნიერები ავითარებენ მათემატიკურ მოდელებს მათი სრულად გააზრების მიზნით, ამბობს სტეფანო ფუსი, ნაშრომის უფროსი ავტორი. მოდელი, რომელიც ჩვენ შევიმუშავეთ, საბოლოოდ განმარტავს, თუ რატომ არის მეხსიერების ბიოლოგია და ქიმია ასეთი რთული და როგორ აძლიერებს ეს სირთულე ტვინის დამახსოვრების უნარს.

ფართოდ ითვლება, რომ მოგონებები ინახება სინაფსებში, ნეირონების ზედაპირზე მდებარე პატარა სტრუქტურებში. ეს სინაფსები მოქმედებენ როგორც გამტარები და გადასცემენ ინფორმაციას ელექტრო იმპულსების შიგნით, რომლებიც ჩვეულებრივ გადადიან ნეირონიდან ნეირონზე. მეხსიერების ყველაზე ადრეულ მოდელებში ელექტრული სიგნალების სიძლიერე, რომელიც გაიარა სინაფსებში, შეადარეს სტერეოზე მოცულობის ღილაკს; ის აკრიფა ნეირონებს შორის კავშირის სიძლიერის გასაძლიერებლად (ან ქვემოთ). ამან მოგვცა საშუალება მოგონებების ჩამოყალიბება.

ეს მოდელები ძალიან კარგად მუშაობდნენ, რადგან ისინი უზრუნველყოფდნენ მეხსიერების უზარმაზარ შესაძლებლობებს. მაგრამ მათ ასევე წამოაყენეს დამაინტრიგებელი დილემა.

პრობლემა მარტივი, ციფერბლატის მსგავსი მოდელის, თუ როგორ ფუნქციონირებდა სინაფსები, იყო ის, რომ ვარაუდობდნენ, რომ მათი სიძლიერე შეიძლება გაიზარდოს ან შემცირდეს განუსაზღვრელი ვადით, თქვა დოქტორმა ფუსიმ და დასძინა, მაგრამ რეალურ სამყაროში ეს არ შეიძლება მოხდეს. იქნება ეს ხმის ღილაკი სტერეოზე, თუ რომელიმე ბიოლოგიურ სისტემაზე, უნდა არსებობდეს ფიზიკური ლიმიტი, თუ რამდენად შეიძლება მისი შემობრუნება.

დაასახელეთ ხის სახეობა

როდესაც ეს შეზღუდვები დაწესდა, ამ მოდელების მეხსიერების მოცულობა დაეცა.

ასე რომ, დოქტორ ფუსიმ, ცუკერმანის ინსტიტუტის გამომძიებელ ლარის ებოტთან ერთად, შესთავაზა ალტერნატივა, რომ თითოეული სინაფსი უფრო რთულია, ვიდრე ერთი აკრიფეთ და ამის ნაცვლად უნდა იყოს აღწერილი, როგორც სისტემა მრავალჯერადი აკრეფით.

2005 წელს დოქტორ ფუსიმ და ებოტმა გამოაქვეყნეს კვლევა ამ იდეის ახსნის მიზნით. მათ აღწერეს, თუ როგორ შეეძლო სინაფსში სხვადასხვა აკრიფეს ერთდროულად მუშაობა ახალი მოგონებების შესაქმნელად ძველების დაცვისას. მაგრამ ეს მოდელიც კი, მოგვიანებით ავტორებმა გააცნობიერეს, არ ჩამოუვარდებოდა იმას, რაც მათ სჯეროდათ, რომ ტვინს, განსაკუთრებით კი ადამიანის ტვინს, შეეძლო დაეჭირა.

ჩვენ გავაცნობიერეთ, რომ სხვადასხვა სინაფსური კომპონენტი, ანუ აკრიფეთ, არა მხოლოდ სხვადასხვა დროს მუშაობდა, არამედ, სავარაუდოდ, ერთმანეთთან ურთიერთობდა, ამბობს მარკუს ბენა, დღევანდელი ბუნების ნეირომეცნიერების ნაშრომის პირველი ავტორი. მას შემდეგ რაც კომპონენტებს შორის კომუნიკაცია დავამატეთ ჩვენს მოდელს, შენახვის მოცულობა გაიზარდა უზარმაზარი ფაქტორით და გახდა ბევრად უფრო წარმომადგენელი იმისა, რაც მიღწეულია ცოცხალი ტვინის შიგნით.

ნახეთ კიდევ რა სიახლეებს ქმნის.

დოქტორ ბენამ ამ ახალი მოდელის კომპონენტები შეადარა ჭიქების სისტემას, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მილების სერიის საშუალებით.

ერთმანეთთან დაკავშირებული ჭიქების ნაკრებში, რომელთაგან თითოეული ივსება სხვადასხვა რაოდენობით წყლით, თხევადი მიედინება მათ შორის ისე, რომ წყლის დონე გათანაბრდება. ჩვენს მოდელში, ჭიქები წარმოადგენს სხვადასხვა კომპონენტს სინაფსში, განმარტა დოქტორმა ბენამ. სითხის დამატება ერთ ჭიქაში ან მისი ამოღება წარმოადგენს ახალი მოგონებების კოდირებას. დროთა განმავლობაში, სითხის ნაკადი გავრცელდება სხვა ჭიქებში, რაც შეესაბამება მეხსიერების გრძელვადიან შენახვას.

ორივე მკვლევარი იმედოვნებს, რომ ეს ნაშრომი დაეხმარება ლაბორატორიაში ნეირომეცნიერებს, მოქმედებენ როგორც თეორიული ჩარჩო მომავალი ექსპერიმენტებისათვის, რაც საბოლოოდ იწვევს ტვინის უფრო სრულყოფილ და დეტალურ დახასიათებას.

ნაყოფიერი ხეების სია

მიუხედავად იმისა, რომ მეხსიერების სინაფსური საფუძველი კარგად არის მიღებული, ნობელის პრემიის ლაურეატისა და ცუკერმანის ინსტიტუტის კოდორეჟისორ ერიკ კანდელის მუშაობის წყალობით, იმის გარკვევა, თუ როგორ ეხმარება სინაფსები მოგონებებს მრავალი წლის განმავლობაში დეგრადაციის გარეშე, უკიდურესად ძნელი იყო. ექიმები ბენა და ფუსი უნდა იყვნენ სახელმძღვანელო მკვლევარებისთვის, რომლებიც შეისწავლიან სინაფსის მოლეკულურ სირთულეს.

ამ მოდელის ტექნოლოგიური შედეგები ასევე პერსპექტიულია. დოქტორ ფუსი დიდი ხანია დაინტერესებულია ნეირომორფული აპარატურით, კომპიუტერებით, რომლებიც შექმნილია ბიოლოგიური ტვინის იმიტაციისთვის.

დღეს ნეირომორფული აპარატურა შეზღუდულია მეხსიერების შესაძლებლობებით, რაც შეიძლება კატასტროფულად დაბალი იყოს, როდესაც ეს სისტემები შექმნილია ავტონომიურად სწავლისთვის, ამბობს დოქტორი ფუსი სინაფსური მეხსიერების უკეთესი მოდელის შექმნა ამ პრობლემის გადაჭრაში, აჩქარებს ელექტრონული მოწყობილობების განვითარებას. როგორც კომპაქტური, ასევე ენერგოეფექტური და ისეთივე ძლიერი, როგორც ადამიანის ტვინი.

შავი მუხლუხო ნარინჯისფერი ზოლებითა და მწვერვალებით

ეს ნაშრომი სახელწოდებით, სინაფსური მეხსიერების კონსოლიდაციის გამოთვლითი პრინციპები გამოქვეყნებულია ინტერნეტში Nature Neuroscience.

ზემოთ მოყვანილი სტატია მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვისაა და არ არის გამიზნული პროფესიული სამედიცინო რჩევების შემცვლელი. ყოველთვის ეძიეთ ექიმის ან სხვა კვალიფიციური ჯანდაცვის სპეციალისტის მითითებები თქვენს ჯანმრთელობასთან ან სამედიცინო მდგომარეობასთან დაკავშირებული ნებისმიერი კითხვისთვის.