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人类脑容量比预期更大十倍

更新时间:2019-08-17 07:05:03

  如同计算机一样,我们的大脑储存记忆的能力令人印象深刻。科学家早就知道,大脑存储记忆的模式为在神经元间移动的电脉冲。但是科学家从来没有能够准确地量化,正常人的大脑到底能够存储多少信息。现在,索尔克研究所的研究人员,已经使用大鼠神经元模型,从而估计人类大脑的信息存储容量为1PB级别,新的估计值比以前的估计的信息量大了10倍。相关工作成果发表在《eLife》上。

  研究人员知道,从一个神经元到下一个神经元的神经突触,是信息流动的主要空间,对大脑存储信息容量非常重要,同时对于其他大多数神经功能也是意义重大。但科学家还是不明白很多,在大脑中神经突触是如何工作的,包括它们的大小会如何影响信息的传输或存储。

  在这项研究中,研究人员对在大鼠的海马进行非常精细的数字化重建。已知海马体是大脑中与长期记忆密切相关的区域,对于该区域的计算机建模可能帮助人们更好地理解记忆的工作方式。在小的尺度上,研究人员惊奇地发现,神经元中的10%左右会有两个突触,来将它们连接到其他神经元上,而其余90%的神经元只有一个突触。虽然这些突触之间只有约8%的大小变化,研究人员发现在小鼠的整个海马中,有26种不同大小的突触。用计算机的术语来说,这意味着,每个突触可以存储平均4.7比特。在整个大脑中,这些突触总共的信息存储量可以达到惊人的1PB级别,即为1000TB,或者一百万GB的存储量。

  但是1PB的这个数字也存在一些疑问。比如,虽然老鼠的大脑和人类大脑有着惊人的相似,但并不完全一样。且突触的规模、种类等,都会与物种类型有一定关联。不仅如此,突触的大小和数量,在不同的人群间,还存在着一定的个体差异。所以基于1PB的这个数据,有科学家估计人类的大脑信息存储极限可以到达3到5个PB级别。研究人员对大脑如何使用这个惊人的存储容量,还存在着很多的疑问。因为突触只有10%到20%的时间在传递数据,这使得数据的组织方式非常复杂。他们计划继续解释这些问题,这可能有助于计算机科学家找到更有效的方式,来组织计算机的超大存储空间,来促进计算机的深度学习等技术的发展。

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