Meeltega tajutud teave kustub ajus rabava kiirusega
Pealeselle arvutasid uurijad esmakordselt välja, kui kiiresti heidetakse kõrvale ajukoore neuronite aktiivsusmustrites talletatav informatsioon. Tempo, millega sellist teavet unustatakse — üks bitt ühe aktiivse neuroni kohta sekundis —, on üllatavalt kõrge, vahendab PhysOrg.com.
Aju šifreerib teavet erilisteks elektriimpulssideks, nn ogadeks (ingl spike). Igaüks aju umbes 100 miljardist omavahel ühendatud närvirakust e neuronist toimib nii saatja kui vastuvõtjana: rakud koondavad kõik saabuvad elektriimpulsid kimpudesse ning teatud tingimustel edastavad impulsi naaberneuroneile. Sel moel konstrueerib iga ajus töödeldav teabekübe isikupärase aktiivsusmustri. Muster võimaldab tuvastada, milline neuron naabreile impulsi edasi saatis: teisisõnu — milline neuron oli aktiivne ja millal. Seega kujutab aktiivsusmuster endast iselaadset sideprotokolli, mis salvestab neuronitevahelise teabevahetuse logi.
Kui usaldusväärne taoline muster on? Kas isegi tillukesed muudatused neuronitevahelises kommunikatsioonis tekitavad täiesti teistsuguseid mustreid, samamoodi nagu ühe sõna lisamine lausele võib selle tähendust täielikult muuta? Teadlased nimetavad seesugust käitumist kaootiliseks. Antud juhul ei olnud ajusiseseid dünaamilisi protsesse võimalik pikalt ette prognoosida. Lisaks võib aktiivsusmustris talletatav teave väikeste vigade kuhjumise tõttu ajapikku haihtuda. Nn stabiilses, s.o mittekaootilises dünaamikas poleks vead sugugi nii kiired tekkima; sellisel juhul oleks üksikute neuronite mõju üldpildile väga väike või olematu.
Göttingeni teadlaste saavutatud uued tulemused on näidanud, et ajukoores — aju peamises “telefonikeskjaamas” — toimuvad protsessid on olemuselt äärmuseni kaootilised. Asjaolu, et teadlased rakendasid seekord arvutustes esmakordselt neuroni realistlikku mudelit, oli töö juures määrava tähtsusega. Kui ogasignaal neuronisse siseneb, tekib selle rakumembraani pinnal täiendav elektriline potentsiaal. Neuron aktiveerub alles siis, kui potentsiaal ületab teatud kriitilise väärtuse. “Kirjeldatud protsess on äärmiselt oluline,” rõhutas Max Plancki nimelise dünaamika ja iseorganiseeruvate süsteemide uurimise instituudi teoreetilise neurofüüsika uurimisrühma juhataja Fred Wolf. “Muul moel pole neuroni aktiveerumise hetke määramatust võimalik arvutustes täpselt arvesse võtta.”
Varasemad mudelid kirjeldasid neuroneid väga lihtsustatud kujul ega võtnud arvesse seda, kuidas ja täpselt millistel tingimustel ogasignaal tekib. “Tulemuseks oli mõnel puhul stabiilne dünaamika, mõnel puhul aga ebastabiilne dünaamika,” selgitas Max Plancki nimelise dünaamika ja iseorganiseeruvate süsteemide uurimise instituudi teadur, Göttingeni neuroloogia- ja molekulaarbioloogiateaduskonna GGNB magistrand Michael Monteforte. Seega leidis tänu uutele mudelitele viimaks lahenduse pikka aega teadlaskonda lahutanud vaidlusküsimus, kas ajukooreprotsessid on kaootilised või mitte.
Tänu ebatavalisele lähenemisele oli Göttingeni teadlastel võimalik esmakordselt välja arvutada, kui kiiresti tillukesed muudatused aktiivsusmustri kustutavad — teisisõnu, kuidas see unustatakse. Umbes üks bitt informatsiooni kaob sekundis ühe aktiivse neuroni kohta. “Taoline erakordselt kiire kustutustempo tuli meile suure üllatusena,” nentis Wolf. Paistab, et põhimõtteliselt kaob info ajus sama kiiresti kui meeled seda “kohale toimetada” suudavad.
Avastus on ülimalt oluline, kuna laiendab meie arusaama ajukoore neuroloogilisest šifrist. Kiire kustutustempo tõttu on aistingulisi sisendsignaale võimalik säilitada vaid paari ogasignaali jagu. Seega annavad uued tulemused mõista, et ajukoore dünaamika on spetsiifiliselt programmeeritud töötlema põgusaid välkülesvõtteid välismaailmast.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!
