Buzz
Sử dụng lý thuyết thông tin, các nhà nghiên cứu tại Viện Salk, Mỹ, phát hiện rằng các kết nối thần kinh trong não bộ có khả năng lưu trữ thông tin nhiều gấp 10 lần so với quan điểm trước đây.
Nhà khoa học Mỹ đã phát triển một phương pháp mới để đo lượng thông tin mà não có thể lưu trữ một cách chính xác, điều này có thể giúp tăng cường hiểu biết của chúng ta về quá trình học tập và tiếp thu kiến thức.
Nghiên cứu mới một lần nữa khẳng định rằng bộ não thực sự có khả năng chứa thông tin nhiều hơn gấp 10 lần so với quan điểm trước đây.
Tương tự như máy tính, bộ nhớ của não được đánh giá bằng 'bit' và khả năng lưu trữ phụ thuộc vào kết nối giữa các tế bào thần kinh, được gọi là khớp thần kinh.
Trước đây, các nhà khoa học cho rằng các khớp thần kinh có số lượng và kích thước hạn chế, điều này đã hạn chế khả năng lưu trữ của não.
Tuy nhiên, quan điểm này đã bị thách thức trong những năm gần đây - và nghiên cứu mới càng ủng hộ quan điểm rằng bộ não có khả năng chứa thông tin nhiều hơn gấp 10 lần so với những gì chúng ta từng nghĩ.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp đánh giá chính xác sức mạnh kết nối giữa các tế bào thần kinh trong một phần não chuột.
Những khớp thần kinh này là cơ sở của quá trình học tập và trí nhớ khi các tế bào não giao tiếp tại đây, sau đó lưu trữ và chia sẻ thông tin.
Bằng cách hiểu sâu hơn về cách các khớp thần kinh tăng cường và suy yếu, các nhà khoa học đã định lượng chính xác hơn lượng thông tin mà các kết nối này có thể lưu trữ.
Trong bộ não của con người, có hơn 100 nghìn tỷ khớp thần kinh giữa các tế bào não. Các chất truyền tin hóa học được phóng qua những khớp thần kinh này, tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền thông tin trong não.
Khi chúng ta học hỏi, việc truyền thông tin qua các khớp thần kinh cụ thể sẽ tăng lên. Việc 'tăng cường' các khớp thần kinh này giúp chúng ta lưu giữ thông tin mới.
Các khớp thần kinh sẽ tăng cường hoặc suy yếu để phản ứng với mức độ hoạt động của các tế bào não thành phần - một hiện tượng được gọi là tính dẻo của khớp thần kinh.
Nhưng khi chúng ta lão hóa hoặc mắc các bệnh lý thần kinh như Alzheimer, các khớp thần kinh của chúng ta trở nên yếu và kém hoạt động, dẫn đến giảm hiệu suất nhận thức và khả năng lưu giữ, nhớ lại ký ức.
Các nhà khoa học có thể đo lường sức mạnh của khớp thần kinh bằng cách phân tích các đặc điểm vật lý của chúng.
Để đánh giá độ bền và tính dẻo dai của khớp thần kinh, nhóm nghiên cứu đã áp dụng lý thuyết thông tin - một phương pháp toán học để hiểu cách thông tin được truyền tải qua hệ thống.
Cách này cũng giúp các nhà khoa học đo lường được lượng thông tin truyền qua các khớp thần kinh, đồng thời tính đến “nhiễu nền” của não bộ.
Terrence Sejnowski, đồng tác giả nghiên cứu và là trưởng Phòng thí nghiệm sinh học thần kinh tính toán tại Viện nghiên cứu Sinh học Salk (Mỹ), cho biết thông tin này được đo bằng bit, với khớp thần kinh có số bit cao hơn có thể lưu trữ nhiều thông tin hơn so với khớp thần kinh ít bit.
Một bit tương đương với một khớp thần kinh truyền tín hiệu ở 2 cường độ, trong khi hai bit cho phép truyền 4 cường độ…
Nhóm nghiên cứu đã phân tích các cặp khớp thần kinh từ vùng hải mã của chuột, vùng não đóng vai trò quan trọng trong học tập và hình thành trí nhớ.
Các cặp khớp thần kinh này là hàng xóm của nhau và chúng kích hoạt để đáp lại cùng loại và lượng tín hiệu não.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng với cùng một đầu vào, các cặp khớp thần kinh này được tăng cường hoặc suy yếu ở mức độ tương đương - cho thấy độ chính xác cao của não khi điều chỉnh cường độ khớp thần kinh.
Phân tích cho thấy các khớp thần kinh ở vùng hải mã có khả năng lưu trữ từ 4,1 đến 4,6 bit thông tin. Kết quả này tương tự một nghiên cứu trước đây của Viện Salk vào năm 2016, cho thấy dung lượng bộ nhớ của não có thể lên đến ít nhất một petabyte, tương đương với lượng thông tin trên mạng toàn cầu - 1 petabyte bằng 1.000 terabytes.
Tuy nhiên, vào thời điểm đó, các nhà khoa học đã xử lý dữ liệu bằng một phương pháp kém chính xác hơn.
So với các kỹ thuật cũ, phương pháp mới dựa trên lý thuyết thông tin này kỹ lưỡng hơn, cho thấy não có thể lưu trữ lượng thông tin lớn gấp 10 lần so với giả định trước đây và có thể áp dụng cho các bộ dữ liệu lớn và đa dạng để nghiên cứu các khớp thần kinh khác.
Trong những năm tới, các nhà nghiên cứu trên thế giới có thể sử dụng kỹ thuật này để khám phá khả năng học kỹ năng mới, ghi nhớ các hành động hàng ngày và lưu trữ thông tin ngắn hạn cũng như dài hạn của não bộ con người.
