Unser Gehirn enthält einen grundlegenden Algorithmus, mit dem wir nicht nur Katzen in Bildern im Internet erkennen können, sondern auch die Intelligenz auslösen, die uns zu dem macht, was wir sind: intelligente Wesen, Menschen.
"Das Herzstück unserer komplexen Gehirnberechnungen ist die relativ einfache mathematische Logik", sagt Dr. Joe Tsien, Neurowissenschaftler am Georgia College of Medicine der Augusta University. Er spricht über seine "Fusionstheorie", das Grundprinzip der Anordnung und Beziehung unserer Milliarden von Neuronen.
„Bei Intelligenz geht es viel darum, mit Unsicherheit und endlosen Möglichkeiten zu arbeiten“, sagt Tsien. Es entsteht, wenn eine Gruppe ähnlicher Neuronen eine Vielzahl von Gruppen bildet, die grundlegende Dinge verarbeiten: Nahrung, Obdach, Freunde und Feinde erkennen. Diese Gruppen schließen sich dann zu Functional Connectivity Motives (FMPs) zusammen, um alle Möglichkeiten dieser Grundlagen zu behandeln, und schließen daraus, dass Reis Teil einer wichtigen Lebensmittelgruppe ist, die zu Thanksgiving als Beilage passt. Je komplexer der Gedanke ist, desto mehr Neuronen werden zu einer Gruppe zusammengefasst (oder "Clique", wie der Wissenschaftler es nennt).
Dies bedeutet zum Beispiel, dass wir nicht nur den Bürostuhl erkennen, sondern auch das Büro, in dem wir den Stuhl gesehen haben, und wir wissen, dass wir in diesem Büro auf diesem Stuhl saßen.
"Sie wissen, dass dies ein Büro ist, ob zu Hause oder im Weißen Haus", sagt Tsien und bemerkt, dass die Fähigkeit, Wissen zu konzipieren, eines der vielen Dinge ist, die uns von Computern unterscheiden.
Tsien veröffentlichte seine Theorie erstmals im Oktober 2015 in der Zeitschrift Trends in Neuroscience. Jetzt haben er und seine Kollegen diesen Algorithmus in sieben verschiedenen Bereichen des Gehirns dokumentiert, die mit diesen Grundlagen verbunden sind, wie Nahrung und Angst bei Mäusen und Hamstern. Ihre Begründung wurde in der Zeitschrift Frontiers in Systems Neuroscience veröffentlicht.
„Damit dieses Prinzip universell ist, muss es in vielen neuronalen Schaltkreisen funktionieren. Deshalb haben wir sieben verschiedene Regionen des Gehirns ausgewählt und plötzlich gesehen, dass dieses Prinzip in all diesen Bereichen funktioniert“, sagt er.
Das menschliche Gehirn könnte ohne die komplexeste Organisation nicht funktionieren - es wird von 86 Milliarden Neuronen dringend benötigt, obwohl jedes Neuron Zehntausende von Synapsen haben kann und zwischen all diesen Neuronen Billionen von Interaktionen bestehen. Und zu all diesen unzähligen Zusammenhängen kommt die Realität einer unendlichen Anzahl von Dingen hinzu, die jeder von uns vermutlich verstehen und studieren kann.
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Neurowissenschaftler und Computerexperten haben sich lange gefragt, wie das Gehirn nicht nur bestimmte Informationen wie einen Computer speichern kann, sondern - anders als selbst die modernsten Technologien - Informationen auch in abstrakte Kenntnisse und Konzepte klassifizieren und zusammenfassen kann.
„Viele Menschen sind seit langem davon ausgegangen, dass es ein grundlegendes Konstruktionsprinzip geben sollte, aus dem Intelligenz hervorgeht und sich das Gehirn entwickelt, wie die DNA-Doppelhelix und den genetischen Code, über die alle Organismen verfügen“, sagt Tsien. "Wir sind zu dem Schluss gekommen, dass das Gehirn mit überraschend einfacher mathematischer Logik arbeiten kann."
Das Herzstück von Tjiens zusammengesetzter Theorie ist der n = 2i-1-Algorithmus, der die Anzahl der Gruppen (oder "Cliquen", wie der Wissenschaftler sie nennt) bestimmt, die für eine PMF benötigt werden, und die es Wissenschaftlern ermöglicht, beispielsweise die Anzahl der Gruppen vorherzusagen, die zum Erkennen von Lebensmitteloptionen benötigt werden Rahmen der theoretischen Prüfung.
N ist die Anzahl der neuronalen Gruppen, die auf alle möglichen Arten verbunden sind; 2 - bedeutet, dass Neuronen in dieser Gruppe Eingaben empfangen oder nicht empfangen; Ich bin die Information, die sie erhalten. -1 ist der mathematische Teil, mit dem Sie alle Möglichkeiten berücksichtigen können.
Um die Theorie zu testen, platzierten sie Elektroden in einem Bereich des Gehirns, um auf die Reaktionen der Neuronen oder ihr Aktionspotential zu "hören" und die durch diese Aktionen erzeugten einzigartigen Wellenformen zu untersuchen. Sie gaben den Tieren verschiedene Kombinationen von vier verschiedenen Nahrungsmitteln, wie normale Nagetierkekse, Zuckerbällchen, Reis und Milch, und wie durch die Verbindungstheorie vorhergesagt, konnten die Wissenschaftler alle 15 verschiedenen Gruppen von Neuronen identifizieren, die auf die mögliche Vielfalt von Nahrungsmittelkombinationen reagieren.
Neuronale Klicks scheinen bereits während der Entwicklung des Gehirns verbunden zu sein, da sie sofort bei der Auswahl der Lebensmittel auftraten. Diese grundlegende mathematische Regel blieb nahezu unverändert, selbst als das NMDA-Rezept für Lernen und Gedächtnis nach dem Aufwachsen des Gehirns abgeschaltet wurde.
Wissenschaftler haben auch herausgefunden, dass Größe wichtig ist, denn obwohl das menschliche und das tierische Gehirn einen sechsschichtigen Kortex haben - die äußere Schicht des Gehirns, die eine Schlüsselrolle bei höheren Gehirnfunktionen wie Lernen und Gedächtnis spielt - bietet die zusätzliche Längslänge des menschlichen Gehirns mehr Raum für Klicks und FMP., sagt Tsien. Obwohl der Gesamtumfang des Gehirns des Elefanten definitiv größer ist als der des menschlichen Gehirns, befinden sich die meisten seiner Neuronen im Kleinhirn, das viel kleiner als die Großhirnrinde ist. Das Kleinhirn ist aktiver an der Muskelkoordination beteiligt, was die Beweglichkeit eines riesigen Säugetiers mit seiner gigantischen Größe erklären kann.
ILYA KHEL
