Akadēmiķa Kurta Švarca lekcija. Smadzenes un informācija (videoieraksts).

Smadzenes un Informācija

K. Švarcs

Latvijas Zinātņu Akadēmija           

Simtiem miljonu gadu ilgajā evolūcijā no vienšūnu organismiem līdz līdz Homo sapiensam no vienkārša neirona ir radušās cilvēka smadzenes, kas ir viena no vissarežģītākajām sistēmām Visumā [1]. Spēja uztvert un pārveidot informāciju par apkārtējo pasauli, mācīšanās bez speciālām programmām, domāšana un prognozēšana - ar to cilvēka smadzenes atšķiras no šodienas datoriem.

Cilvēka smadzenēs ir vairāk nekā simts miljardu neironu, kuri, savienoti ar tūkstošiem sinapšu, veido ļoti kompleksu un dinamisku sistēmu (atmiņas lielums ir ap 10¹⁵Byte). Paralēla informācijas apstrāde un īslaicīgā un ilgstošā atmiņa padara smadzenes par unikālu bioloģisku sistēmu informācijas uztverei un pārveidošanai.

Atmiņas un mācīšanās mehānismi ir viena no modernās bioloģijas fundamentālām problēmām. Lielu ieguldījumu šai jomā ir devis Nobela Prēmijas laureāts Ēriks Kandels [1]. Viņa ilggadīgie pētījumi ir pierādījuši, ka īslaicīgā atmiņa saistās ar neironu ierosināšanu (receptoru inducētie elektriskie spriegumi nervu šūnās). Daļa informācijas no īslaicīgās atmiņas tiek transformēta uz dažādiem smadzeņu centriem, kur šie primārie ierosinājumi izraisa proteīnu sintēzi neironos. Šie bioķīmiskie sintēzes procesi tad arī nodrošina ilgstošo atmiņu laika skalā līdz daudziem gadiem. Smadzenes spēj svarīgo informāciju spontāni atkārtoti „pārrakstīt" (ilgstošās atmiņas atjaunošana), ka arī mazsvarīgo informāciju dzēst. Aizmirst ir ne mazāk svarīgi kā atcerēties.

Smadzeņu darbībā rodas arī kļūdas. Viena no tām, kas piemīt visiem, ir optiskā ilūzija par Saules un Mēness šķietamiem izmēriem (pie horizonta lielāki nekā zenītā). Šo paradoksu, kas saistās ar acs tīkleni un redzes centra reakciju, izskaidroja itāļu psihologs Mario Ponco.

Zinātnieki pagājušā gadsimta otrā pusē sāka modelēt neironu darbību, izmantojot paralēlus datorus (mākslīgos neironu tīklus). Šiem pētījumiem ir divējāda nozīme: (1) modelēt bioloģiskos procesus neironos; (2) radīt datorus, kas darbojās līdzīgi smadzenēm [2]. Šogad Eiropas apvienība apstiprināja jaunu fundamentālu pētījumu projektu „Human Brain Project" ar finansējumu 1,2 miljardu € apjomā līdz 2023.gadam. Šajā projektā piedalās vairāk nekā 80 universitāšu un institūtu, un projektā ir iekļauti pētījumi neirobioloģijā, medicīnā un datoru izmantošanā neirobioloģijā [3].

Kaut gan modernā informācijas tehnika beidzamajos gadu desmitos ir spērusi milzu soļus un internets un datori ir neatsverama mūsu dzīves sastāvdaļa, cilvēka smadzenēm ir virkne priekšrocību. Zinātne cenšas radīt datorus, kas ne vien ir daudz ātrāki par bioķīmiskiem procesiem, bet arī pēc informācijas apjoma ir salīdzināmi vai pārāki par cilvēka smadzenēm [2, 4]. Jautājums, vai cilvēki ar šiem biorobotiem būs laimīgāki, ir atklāts.

Literatūra

[1] E. Kandel „The age of insight", Random House, New York, 2012.

[2] Computative Methods to Study the Structure and Dynamic of Biomolecular Processes", Ed. Livo Adam, Springer Verlag, Berlin, 2013.

[3] Human Brain Project, www.humanbrainproject.eu, 2013.

[4] Nanoelectronics and Information technology, Ed. R. Waser, Wiley-VCH,2012.

Akadēmiķa Kurta Švarca lekcija. 2012.g. 26.septembrī

Homo sapiens: māksla - skaitļi - astronomija

(videoieraksts).

Aksdēmiķa Kurta.Švarca lekcija 2011.g. 12.oktobrī

Cilvēks - Reliģija - Zinātne: Ieskats cilvēka evolūcijā un modernā sabiedrībā

 (videoieraksts)