Ljudski mozak sadrži oko 86 milijardi neurona, što je podatak koji se redovno koristi kao glavni argument za objašnjenje naše inteligencije i memorije.
Međutim, često se zanemaruje činjenica da u glavi imamo gotovo isti broj potpuno drugačijih ćelija. Tokom većeg dela istorije neuronauke, istraživači su ove ćelije tretirali isključivo kao neku vrstu biološke skele koja samo drži strukturu. A da li je zaista tako?
Novi naučni rad tima sa instituta MIT, objavljen u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, iznosi revolucionarnu hipotezu o tome šta ove zvezdaste ćelije, nazvane astrociti, zapravo rade.
Autori studije sugerišu da astrociti obavljaju složene računske operacije u mozgu koje sami neuroni jednostavno ne mogu da izvedu. Važno je naglasiti da je ova tvrdnja za sada dokazana kroz matematički model, dok eksperimenti na živim organizmima tek predstoje.
Standardni model po kom objašnjavamo pamćenje jeste takozvana Hopfildova mreža, koju je 1982. godine formalizovao Džon Hopfild, inače dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 2024. godine. Prema tom modelu, informacije se skladište kao obrasci u vezama između neurona.
Međutim, tu postoji ogroman problem - klasične neuronske mreže mogu da sačuvaju veoma ograničenu količinu informacija, daleko manju od one koju ljudski mozak dokazano poseduje.
Astrociti kao karika koja nedostaje
Da bi se skladištilo znatno više podataka, potrebna je takozvana gusta asocijativna memorija, koja zahteva povezivanje više od dva neurona istovremeno. Problem je u tome što u biologiji klasične sinapse spajaju tačno dva neurona i ne postoji očigledan mehanizam koji bi ih povezao više.
Tu na scenu stupaju astrociti. Svaki od njih ima dugačke, tanke produžetke kojima može da obavije pojedinačnu sinapsu i tako stupi u kontakt sa stotinama hiljada sinapsi odjednom.
Kada se astrocit postavi između dva neurona, on stvara trostrani spoj koji je MIT-ov model tretirao kao osnovnu računsku jedinicu u mozgu. Pošto astrocit komunicira sa oba neurona, on stvara upravo onu vezu višeg reda koja je neophodna za funkcionisanje guste asocijativne memorije.
Matematički proračuni ovog modela donose zapanjujući zaključak - mreža neurona i astrocita može da skladišti proizvoljno veliki broj obrazaca, a praktično ograničenje zavisi isključivo od same veličine te mreže.
To bi moglo da objasni zašto ljudsko pamćenje nema poznatu gornju granicu. Razlog nije neki egzotičan proces, već arhitektura skladištenja podataka na koju neuronauka do sada nije obraćala pažnju.
Teorija koja bi mogla da promeni neuronauku
Ovaj model takođe nudi rešenje za energetsku efikasnost. Sistem zasnovan na astrocitima troši znatno manje energije po jedinici sačuvane informacije, što se savršeno uklapa u ono što već znamo o stvarnom energetskom budžetu ljudskog mozga.
Ipak, autori studije su potpuno direktni u pogledu spekulativnog statusa svog rada i nadaju se da će njihova teorija podstaći stručnjake da pokrenu praktične eksperimente.
Ukoliko eksperimenti potvrde ovaj model, to će značiti da osnovna jedinica pamćenja koju smo decenijama proučavali - sinapsa između dva neurona - zapravo nije bazična jedinica za skladištenje memorije u mozgu. To bi zahtevalo ozbiljnu reviziju velikog dela literature koja je do sada napisana o ljudskom mozgu, piše Space Daily.
