تری سنجووسکی، یکی از محققان این طرح می گوید: اندازه گیری های جدید ما از ظرفیت حافظه مغز، معیار ها را دگرگون ساخته است و آن را در حدود حداقل یک پتابایت دانسته اند.
به طور واضح تر، با وجود اینکه دانشمندان اغلب ظرفیت مغز ما را با اصطلاحات کامپیوتری توضیح می دهند، مغز ما به مراتب پیچیده تر و انعطاف پذیر تر از هارد دیسک است و به شیوه ای بسیار متفاوت عمل میکند.
اگر بدانید که ظرفیت حافظه شما می تواند به میزان پتابایت(۱ میلیون گیگابایت) برسد، دیگر در پوست خود نخواهید گنجید!
دانشمندان علوم اعصاب به شواهدی دست یافته اند که نشان می دهد مغز ما می تواند به میزان ۱۰ برابر ظرفیت حافظه ای برسد که قبلا تصور می شد انسان از آن برخوردار است. جالب است بدانید که ظرفیت حافظه اسنان معادل ظرفیت حافظه تقریبا۳۱ هزار و ۲۵۰ آیفون ۷ ( مدل ۳۲ گیگابایتی) است!
روش کار مغز ما بدین صورت است که با کدگذاری حافظه به پالس های الکتریکی با شلیک نورون ها در مناطق مختلف مغز و ایجاد یک تار پیچیده از پالس ها، افکار و تجارب ما را رمزگذاری میکنند. این به این معنی است حافظه در سراسر مغز توزیع می شود؛ درست بر خلاف یک کامپیوتر، که فقط دارای یک مکان خاص برای هر فایل است.
همان طور که رابرت اپستین در ابدیت اشاره میکند، مغز انسان کلمات یا قوانینی را که به آن می گوید چگونه آن ها را دستکاری کند، ذخیره نمیکند و نیز مغز هیچ گونه نمایشی برای محرک های بصری ایجاد نمیکند و نیز آن ها را در یک بافر حافظه کوتاه مدت ذخیره و سپس آن را به یک دستگاه حافظه بلند مدت منتقل نمی سازد.
او اذعان داشت: کامپیوتر ها همه این کار ها را انجام می دهند، اما مغز نه!
اما استعاره ذخیره سازی در کامپیوتر یک راه مفید برای مد نظر قرار دادن برخی از قدرت های ظرفیت مغز ما است و معلوم است که ظرفیت مغز ما بزرگ تر از آن چیزی است که قبلا تصور می کردیم، چرا که میزان تنوع و گوناگونی در سیناپس های مغز ما خیلی بیشتر است!
سجنووسکی و تیم او هیپوکامپ – یک منطقه از مغز که معمولا با حافظه بلند مدت در ارتباط است – یک موش را با استفاده از مدل سازی کامپیوتری سه بعدی به منظور بررسی عملکرد حافظه آن بازسازی کردند.
کریستین هریس از دانشگاه تگزاس که یکی از محققین این طرح است خاطر نشان کرد: وقتی برای اولین بار هر دندریت، اکسون، فرآیند های گلیال و سیناپس را از یک حجم هیپوکامپ [که] به اندازه یک سلول قرمز خون بود بازسازی کردیم، ما تا حدودی از پیچیدگی و تنوع در میان سیناپس ها حیران و متعجب شدیم.
در طول مدت انجام این کار، تیم دریافت که آکسون متصل به دو سیناپس به یک دندریت – قسمت تند و تیز از سلول های عصبی – رسید و این بدان معناست که نورون احتمالا پیام های تکراری ارسال می کرده است!
در حالی که این نوع از اتصال نسبتا شایع است و تقریبا در ۱۰ درصد از اتصالات هیپوکامپ های موش رخ می دهد، به خوبی درک نشده است. بنابراین تیم به مطالعه بیشتری پرداخت تا متوجه شود آیا سیناپس نقش برجسته تری از آنچه قبلا تصور می کردیم ایفا کرده است یا خیر.
با استفاده از الگوریتمی که به تازگی توسعه یافته و روش های میکروسکوپی، این تیم این سیناپس ها را در سطح نانومولکولی بازسازی کردند که این به آن ها این اجازه را می دهد تا آن سیناپس ها را با جزئیات بسیار بیشتری نسبت به قبل مشاهده کنند. سپس، مشخص شد که سیناپس های تکراری تقریبا در تمام موارد مشابه بودند.
تام بارتول یکی از اعضای تیم بیان کرد: “ما به محض اینکه متوجه شدیم تفاوت در اندازه های جفت سیناپس ها بسیار اندک است، شگقت زده شدیم؛ یعنی به طور متوسط تنها حدود ۸ درصد در اندازه با یکدیگر تفاوت داشتند. هیچ کس فکرش را نمی کرد که این تفاوت به این مقدار جزئی باشد و در حقیقت به چشم نباید. او در ادامه گفت: این تفاوت ۸ درصدی بسیار مهم است؛ چرا که قبل از این مطالعات، تنها سه اندازه برای سیناپس ها ذکر شده بود؛ کوچک، متوسط، و بزرگ.
در حالی که ما انسان ها برای سفارش یک فنجان قهوه و یا خرید یک تی شرت از این سه اندازه به کرات استفاده می کنیم، اندازه سیناپس ها بسته به اینکه هر سیناپس منفرد چه مقدار ظرفیت حافظه دارد، متفاوت خواهد بود.
این بدان معناست که اگر آن ها در اندازه هایی متفاوت از سه اندازه بالا ظاهر شوند و با یکدیگر اختلافی در حدود ۸ درصد پیدا کنند، مغز ما می تواند بسیار بیشتر از آن چه تصور می شد، در خود اطلاعات ذخیره کند؛ چرا که در گذشته با استفاده از امکانات اندازه گیری نه چندان پیشرفته، مشخص شده بود که میزان ظرفیت حافظه انسان یک مقدار مشخص نه چندان قابل توجه است، اما حالا خلاف این موضوع ثابت گردیده است.
تیم مذکور همچنین دریافت که سیناپس ها تغییر اندازه می دهند تا با سیگنال های دریافتی هماهنگ وسازگار شوند. موضوع قابل توجه این است که این موضوع این اجازه را به آن ها می دهد تا تنوع بیشتری کسب کنند.
بارتول در ادامه گفت: این به این معنی است که هر ۲ یا ۲۰ دقیقه، سیناپس شما تغییر اندازه می دهد. سیناپس ها خود را با شرایط سیگنال هایی که دریافت میکنند، وفق می دهند.
شایان ذکر است که این مطالعه تنها بر روی موش ها انجام شد و تا زمانی که تحقیقات بر روی انسان ها نیز اعمال شود، نمی توان با خیال راحت گفت که همین نتایج دوباره راجع به انسان ها نیز تکرار شوند. در واقع، نمی توان به طور قطع گفت که نتایج فوق برای انسان ها نیز صدق میکند، اما احتمال آن بسیار زیاد است.
اما امید است که این بینش جدید منجر به یک درک بهتر از فرآیندهای بسیار مهم در مغز شود و می تواند توسط دانشمندان کامپیوتر مورد استفاده قرار گیرد تا سیستم های کارآمد تر بر اساس حافظه مغز ساخته شوند. شرح کامل یافته های این تیم در مجله eLife منتشر شده است.
