Студија је поништила вековну теорију учења мозга
Деценијама су научници мислили да се учење догађа у синапсама или бројним спојевима између можданих ћелија. Али сада, нова студија сугерише да се учење јавља у неколико дендрита, грана које доводе улазне податке до мождане ћелије или неурона.
У раду који је сада објављен у часопису Научни извештаји, аутори описују како су дошли до овог закључка након проучавања рачунарских модела неурона и ћелијских култура.
У огромној неуронској мрежи мозга, неурони се понашају попут сићушних микрочипова који уносе улазе кроз своје дендрите и, када се постигну одређени услови, стварају излазе користећи своје аксоне.
Аксони су заузврат повезани са дендритима других неурона преко веза које се називају синапсе. Много је више синапси по неурону него дендрита.
Значајан резултат новог истраживања је да су параметри учења за сваки неурон много мањи него што се раније мислило, јер се претпоставља да се учење одвија у дендритима, а не у синапсама.
„У овом новом процесу дендритичног учења“, примећује виши аутор студије проф. Идо Кантер, из Гонда Интердисциплинарног центра за истраживање мозга на Универзитету Бар-Илан у Израелу, „постоји неколико адаптивних параметара по неурону, у поређењу са хиљадама ситних и осетљиви у сценарију синаптичког учења “.
Учење се дешава брже него што смо мислили
Још један важан резултат нове студије је да се процес учења дешава много брже у новом дендритичком моделу од традиционалног синаптичког модела.
Резултати могу имати важне импликације на лечење можданих поремећаја и дизајн рачунарских апликација - попут „алгоритама дубоког учења“ и вештачке интелигенције - који се заснивају на опонашању начина на који мозак ради.
Истраживачи предвиђају да, у случају потоњег, њихова студија отвара врата дизајну напреднијих карактеристика и много бржим брзинама обраде.
Традиционални, синаптички модел учења утемељен је у пионирском раду Доналда Хебба који је објављен 1949. у књизи Организација понашања.
Тај модел, који проф. Кантер и његове колеге називају „учење путем веза“, предлаже да „параметри учења“ који се мењају током процеса учења одражавају број синапси или веза по неурону, које су рачунске јединице у неуронској мрежи.
‘Учење по чворовима’
У свом новом моделу - који називају „учење чворовима“ - истраживачи предлажу да параметри учења не одражавају број синапси, којих има много по неуронима, већ број дендрита или чворова, од којих постоји су само неколико по неурону.
Стога, објашњавају, „у мрежи неурона који повезују“, број параметара учења по неурону у синаптичком моделу је „знатно већи“ од броја у дендритичком моделу.
Главна сврха њихове студије била је упоређивање „сарадничких динамичких својстава између синаптичког (веза) и дендритичног (нодалног) сценарија учења“.
Аутори студије закључују да њихови резултати „снажно указују на то да се бржи и побољшани процес учења јавља у неуронским дендритима, слично ономе што се тренутно приписује синапсама“.
Слабе синапсе играју кључну улогу у учењу
Још једно значајно откриће студије је да се чини да су слабе синапсе, које чине већину мозга и за које се сматрало да играју безначајну улогу у учењу, заправо веома важне.
Аутори примећују да се „динамиком углавном управљају слабе карике“.
Чини се да у дендритичком моделу слабе синапсе узрокују да параметри учења осцилирају, а не да прелазе у „нереално фиксне крајности“, као у синаптичком моделу.
Професор Кантер резимира резултате правећи поређење са начином на који треба мерити квалитет ваздуха.
„Да ли има смисла“, пита он, „мерити квалитет ваздуха који удишемо помоћу многих сићушних, удаљених сателитских сензора на узвишењу небодера или помоћу једног или неколико сензора у непосредној близини носа?“
„Слично томе, за неурон је ефикасније да процени своје долазне сигнале близу његове рачунарске јединице, неурона.“
Проф. Идо Кантер
