Opierając się na eksperymentach na neuronach oraz pracach teoretycznych, badacze z Izraela proponują rewolucyjną teorię na temat tego, jak mózg się uczy. Jeśli odkrycie zostanie potwierdzone, może mieć fundamentalne znaczenie dla neurologii i prac nad sztuczną inteligencją.

Mózg to złożona sieć miliardów komórek nerwowych (neuronów), z których każdy komunikuje się z tysiącami innych z pomocą połączeń zwanych synapsami. Do odbioru sygnałów z innych neuronów komórka nerwowa posługuje się tworzącymi synapsy rozgałęzionymi wypustkami nazywanymi dendrytami.

Jak przypominają badacze z Uniwersytetu Bar-Ilan, w 1949 r. Donald Hebb zaproponował obowiązującą dotąd teorię, według której gromadzenie przez mózg informacji polega na zmianie siły tych połączeń. Same neurony stanowią wtedy pewnego rodzaju jednostki obliczeniowe.

Teraz autorzy pracy opublikowanej na łamach pisma „Scientific Reports” przekonują, że zapisywanie informacji przez neurony ma miejsce także w dendrytach.

„Nowo odkryty proces uczenia się zachodzący w dendrytach ma znacznie szybsze tempo niż opisywane przez stary scenariusz uczenie się zachodzące tylko w synapsach. W tym nowym, opartym na dendrytach procesie nauki, działa kilka zmiennych parametrów na jeden neuron” - mówi kierujący badaniem prof. Ido Kanter.

Co istotne, proces ten dzieje się znacznie bliżej ciała neuronu, w przeciwieństwie do zachodzącego w oddalonych synapsach.

„Czy bardziej sensowny byłoby pomiar jakości wdychanego przez nas powietrza z pomocą wielu małych, oddalonych czujników umieszczonych na wysokości drapacza chmur czy z pomocą kilku sensorów umieszczonych blisko nosa?” - problem obrazowo przedstawia prof. Kanter.

„Podobnie, bardziej efektywnie neuron może analizować nadchodzący sygnał w pobliżu swojej centralnej jednostki obliczeniowej” - tłumaczy badacz.

Przy okazji autorzy nowej teorii odkryli inne, ważne zjawisko. Jak tłumaczą, słabe synapsy (połączenia między neuronami) uważano dotąd za mało istotne, mimo że stanowią większość. Nowy eksperyment pokazał, że biorą one udział w modulowaniu procesu uczenia.

Opisywane procesy badacze zauważyli w różnych obszarach mózgu, co ich zdaniem nakazuje nowe podejście do terapii zaburzeń jego funkcji. Według eksperymentatorów konieczna jest też modyfikacja opisującego działanie mózgu zdania „neurony, które razem się aktywują, łączą się”.

Tak rewolucyjne teorie wymagają oczywiście potwierdzenia przez inne zespoły badawcze. Jeśli do tego dojdzie, odkrycie będzie miało też kluczowe znaczenie dla coraz gwałtowniej rozwijającej się sztucznej inteligencji, w której wykorzystuje się wzorowane na mózgu sztuczne sieci neuronowe.