Mozek a jeho bity

Jaká je kapacita lidské paměti? Pokud srovnáváme lidský mozek s počítačem a lidskou paměť s pamětí počítačovou,...


Jaká je kapacita lidské paměti?
Pokud srovnáváme lidský mozek s počítačem a lidskou paměť s pamětí počítačovou,
nutně se vynoří například otázka, jak určit kapacitu naší paměti. Následující
článek představuje návrh způsobů, jimiž lze přistupovat k řešení tohoto
problému.
Informaci lze na záznamová média ukládat různým způsobem, od mechanického
děrování do pásek a štítků přes magnetizaci drobných zrnek kovových materiálů
až po vypalování malých otvorů do CD. Nervový systém člověka však takovou
pestrostí struktur a mechanismů k ukládání informace nedisponuje. Několik typů
vzájemně neúplně propojených neuronů v celkovém počtu 10 až 100 miliard tvoří
spolu s podpůrnými buňkami 1,5 kg mozkové tkáně, která pravděpodobně zodpovídá
za veškerou informační kapacitu našeho mozku.

Řada odhadů
Přenos informace mezi neurony zajišťuje kolem 40 typů nervových přenašečů. V
mozkové kůře odpovědné za vyšší kognitivní funkce (tedy "inteligentní" činnost
mozku v užším slova smyslu) se nachází odhadem kolem 2,6 miliardy neuronů.
Ačkoliv je možné, že dosud málo známé principy ukládání informace v masivně
paralelním konektivistickém systému, jakým je i lidský mozek, se diametrálně
liší od uchovávání informace v současných počítačích, máme přesto k dispozici
řadu analogií umožňujících rámcové odhady.
Jednu z možností představuje porovnání velikosti oblasti, do níž se ukládá
informace o známém objemu, a odhad počtu neuronů, které se nacházejí v dané
oblasti a mohou se tedy na jejím kódování podílet. Tak například běžný jazyk
lze kódovat asi 5 x 107 bity. Asociační oblast, v níž je jazyk zhruba uložen,
obsahuje asi 3 x 108 neuronů. Tyto neurony zcela jistě kódují i jiné informace
než verbální reprezentaci pojmů, syntaxi a sémantiku jazyka. Hrubou představu o
informační kapacitě vymezené oblasti mozku podobná srovnání ale dát mohou.
Jiný rámcový odhad kapacity lidské paměti by mohl vycházet z toho, jak rychle k
nám informace přicházejí 20 bitů za sekundu (příjem verbální informace) by při
70 letech života odpovídalo 3 x 1010 bitům.

Jak se ukládá
O způsobu uchovávání paměťových stop v nervové tkáni je toho dosud známo
poměrně málo. Předpokládá se, že krátkodobá paměť, zajišťující uložení 7-10
položek po dobu několika minut, vyžaduje cyklickou aktivaci skupiny vzájemně
propojených neuronů. Střednědobá paměťová stopa, přetrvávající několik týdnů,
nejspíš vzniká usnadněním synaptického přenosu mezi jednotlivými neurony.
Nejpravděpodobnějším způsobem uložení dlouhodobých paměťových stop (na dobu
delší než cca 3 týdny) jsou pak strukturální změny synapsí, tedy zvětšení či
zmenšení jejich plochy, zvýšení množství uvolňovaného přenašeče, nebo zvětšení
počtu či změna kvality receptorů na membráně cílového neuronu.
Integrace budivých a tlumivých podnětů přicházejících ze synapsí vede na
membráně těla neuronu při překročení prahové hodnoty k elektrickému výboji
přenášenému většinou na jiný neuron. Právě na základě principu prahové hodnoty
("všechno, nebo nic") proto někdy hovoříme o tom, že mozek pracuje na
digitálním principu.
Za předpokladu, že paměťové stopy jsou v lidském mozku tvořeny změnami na
jednotlivých synapsí, se pak můžeme pokusit o odhad minimální paměťové
kapacity. Pokud by jedna synapse kódovala 1 bit informace, pak by měl mozek při
předpokládaném počtu synapsí 1013-1015 minimální kapacitu 1013-1015 bitů. Pro
srovnání: Otec architektury moderních počítačů John von Neumann přitom sám
odhadoval kapacitu lidského mozku až na 1020 bitů.

Trochu opatrnosti
Všechna výše uváděná čísla samozřejmě mohou být z řady důvodů zavádějící. Mozek
je vysoce redundantním systémem. Mnoho informací z vnitřních receptorů uniká
vědomé kontrole a učení. Řada synapsí nemusí sloužit ke kódování informace, ale
jen k jejímu přenosu (jako například synapse mezi nervovou a svalovou buňkou).
Víme také, že neurony některých částí centrálního nervového systému se učí jen
velmi nedokonale.
Možné je i to, že bity jako jednotky odvozené z klasické teorie informace
nebudou pro vyjádření informační kapacity nervové tkáně vůbec vhodné. Zobecněná
teorie informace podle Klira, která je založená na teorii neurčitosti, odpovídá
zpracování informace biologickými objekty možná lépe než původní definice
Shanonova. Klirova koncepce totiž spojuje informaci se snížením míry
neurčitosti, kterému dojde v důsledku nějaké akce.
Ať už je ale kapacita paměti jakkoliv velká, ukládání paměťových stop je jistě
vázáno na konečný biologický substrát. Lidská paměť tedy není "prakticky
nekonečná", byť to tvrdí i některé seriózní učebnice fyziologie. Nakonec
vlastní zkušenost nás o omezené kapacitě lidské paměti přesvědčuje den co den.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.