Bilim insanları, beynin daha önce düşünüldüğünden yaklaşık 10 kat daha fazla bilgi depolayabileceğini doğrulayan yeni bir yöntem geliştirdi. Bu buluş, öğrenme, yaşlanma ve nörolojik hastalıklar gibi konularda anlayışımızı ilerletebilir.
Beyin ve Bilgi Depolama Kapasitesi
Beynin bilgi depolama kapasitesi, bilgisayarlarda olduğu gibi “bit”lerle ölçülür. Bu kapasite, nöronlar arasındaki bağlantılar, yani sinapslar aracılığıyla belirlenir. Tarihsel olarak, bilim insanları sinapsların sınırlı sayıda boyut ve güçte olduğunu düşünüyordu. Ancak, son yıllarda bu teori sorgulanmaya başladı ve yeni araştırma, beynin aslında düşünüldüğünden çok daha fazla bilgi depolayabileceğini doğruluyor.
Yeni Ölçüm Yöntemi
Araştırmada, bir farenin beynindeki nöronlar arasındaki bağlantıların gücünü ölçmek için son derece hassas bir yöntem geliştirildi. Bu sinapslar, öğrenme ve hafıza için temel oluşturur. Beyin hücreleri bu noktalarda iletişim kurar ve böylece bilgi depolar ve paylaşır. Araştırmacılar, sinapsların nasıl güçlendiğini ve zayıfladığını anlayarak, bu bağlantıların ne kadar bilgi depolayabileceğini daha kesin bir şekilde ölçtüler.
Sinaptik Plastisite ve Beyin Kapasitesi
İnsan beyninde, nöronlar arasında 100 trilyondan fazla sinaps bulunur. Bu sinapslar aracılığıyla kimyasal haberci maddeler iletilir ve böylece bilgi beyin boyunca transfer edilir. Öğrenme sürecinde, belirli sinapslar üzerinden bilgi transferi artar ve bu sinapsların güçlenmesiyle yeni bilgiler saklanır. Bu olgu, sinaptik plastisite olarak adlandırılır.
Yaşlanma veya Alzheimer gibi nörolojik hastalıklar geliştirildiğinde, sinapslar daha az aktif hale gelir ve zayıflar, bu da bilişsel performansı ve hafıza depolama kapasitesini azaltır.
Bilgi Teorisi ve Sinaptik Güç
Araştırmacılar, sinapsların gücünü ve plastisitesini ölçmek için bilgi teorisini kullandılar. Bu yaklaşım, bilginin bir sistem üzerinden nasıl iletildiğini anlamaya yardımcı olur ve sinapsların ne kadar bilgi iletebileceğini hesaplamayı mümkün kılar. Sinapsların gönderdiği bilgi miktarı bit cinsinden ölçülür. Bir sinaps, iki güçte iletim yapabiliyorsa bir bit, dört güçte iletim yapabiliyorsa iki bit bilgi taşıyabilir.
Araştırma Bulguları
Araştırma ekibi, bir farenin hipokampus bölgesindeki sinaps çiftlerini inceledi. Hipokampus, öğrenme ve hafıza oluşumunda önemli bir rol oynar. Aynı tür ve miktarda beyin sinyaline yanıt veren bu sinaps çiftlerinin, aynı girişe maruz kaldıklarında aynı miktarda güçlenip zayıfladığı gözlemlendi. Bu, beynin sinaps gücünü ayarlarken son derece hassas olduğunu göstermektedir.
Analiz, hipokampustaki sinapsların 4.1 ile 4.6 bit arasında bilgi depolayabileceğini öne sürdü. Daha önceki bir çalışmada benzer bir sonuca ulaşılmıştı ancak o zaman veriler daha az hassas bir yöntemle hesaplanmıştı. Yeni çalışma, sinapsların her birinin bir bitten çok daha fazla bilgi taşıdığını doğrulamaktadır.
Gelecek Araştırmalar ve Uygulamalar
Araştırmanın bulguları, fare hipokampusunun küçük bir bölgesine dayandığından, bu kapasitenin tüm fare veya insan beynine nasıl ölçekleneceği belirsizdir. Farklı beyin bölgeleri ve türler arasında bu bilgi depolama kapasitesinin nasıl değiştiğini belirlemek ilginç olacaktır.
Gelecekte, ekibin yöntemi, beynin farklı bölgelerinin bilgi depolama kapasitelerini karşılaştırmak için kullanılabilir. Ayrıca, beynin sağlıklı ve hastalıklı durumlarındaki depolama kapasitesini incelemek için de kullanılabilir.
Bu bulgular, beyin fonksiyonları ve hastalıkları hakkında daha derinlemesine bilgi edinmemize yardımcı olabilir ve öğrenme, yaşlanma ve nörolojik hastalıklar konusundaki anlayışımızı önemli ölçüde ilerletebilir.
Bu analiz, 23 Nisan’da Neural Computation dergisinde yayınlandı.