研究证实：大脑记忆存储能力被严重低估

2024-06-07

美国趣味科学网站6月4日报道，一项新研究证实，大脑可以存储的信息可能是以前认为的近10倍。

与计算机类似，大脑的记忆存储也以“比特”为单位来衡量。它能容纳的比特数取决于神经元之间的连接，即突触。

历史上，科学家认为突触的大小和强度相当有限，因而限制了大脑的存储能力。

然而，这一理论近年来受到挑战。科研人员开发了一种高度精确的方法来评估老鼠大脑部分神经元之间的这种连接强度。这些突触构成了学习和记忆的基础，因为脑细胞在这些点上进行交流，从而存储和共享信息。

科学家们更精确地量化了这些连接可以存储多少信息。这种新方法不仅可以提高我们对学习的理解，还能够估算出大脑可能代表多少信息，这是理解大脑执行复杂计算能力的重要一步。

在人类大脑中，神经元之间有超过100万亿个突触。这些突触相互之间会发射化学信使，促进信息在大脑中的传递。

在我们学习的过程中，通过特定突触传递的信息在增加。突触的这种“增强”使我们能够保留新信息。

突触的增强或减弱取决于相关神经元的活跃程度——这种现象被称为突触可塑性。

随着年龄的增长或患上阿尔茨海默病等神经系统疾病，突触变得不那么活跃，强度减弱，这会降低认知能力以及存储和检索记忆的能力。

科学家可以通过观察突触的物理特征来测量它们的强度。

一个神经元发出的信息有时会激活一对突触，科学家可以利用这对突触来研究突触可塑性的精确度。

为了测量突触的强度和可塑性，研究小组利用了信息理论，这是一种理解信息如何通过系统传递的数学方法。这种方法还使科学家能够量化突触之间可以传递多少信息，同时也考虑到大脑的“背景噪音”。

这种传输的信息是用比特来衡量的，拥有更多比特的突触可以比拥有更少比特的突触存储更多的信息。一个比特对应于一个突触发送两种强度的信息，两个比特对应于四种强度，以此类推。

海马体是大脑中对学习和记忆形成起主要作用的区域。这些突触对彼此相邻，对相同类型和数量的大脑信号做出反应。研究小组确定，给予相同的输入时，这些突触对会以完全相同的程度增强或减弱，这表明大脑在调整特定突触的强度时是高度精确的。

海马体中的突触可以存储4.1到4.6比特的信息，这证实了每个突触携带的信息远不止一个比特。