參考訊息網6月7日報道 據美國趣味科學網站6月4日報道，一項新研究證實，大腦可以儲存的資訊可能是以前認為的近10倍。
與電腦類似，大腦的記憶儲存也以「位元」為單位來衡量，它能容納的位元數取決於神經元之間的連線，即突觸。歷史上，科學家認為突觸的大小和強度相當有限，因而限制了大腦的儲存能力。然而，這一理論近年來受到挑戰——這項新研究進一步支持了如下看法：大腦可容納的資訊量大約為以前人們所認為的10倍。
在這項新研究中，科研人員開發了一種高度精確的方法來評估老鼠大腦部份神經元之間的這種連線強度。這些突觸構成了學習和記憶的基礎，因為腦細胞在這些點上進行交流，從而儲存和共享資訊。
透過更好地了解突觸增強和減弱的方式和程度，科學家們更精確地量化了這些連線可以儲存多少資訊。這項分析4月23日發表在【神經計算】雜誌上，它展示了這種新方法不僅可以提高我們對學習的理解，還可以提高我們對衰老和侵蝕大腦中連線的疾病的理解。
芝加哥大學神經生理學助理教授傑伊·余(音)透過電子信件告訴趣味科學網站：「這些方法觸及神經回路資訊處理能力的核心。」余沒有參與這項研究。他說：「能夠估算出大腦可能代表多少資訊，這是理解大腦執行復雜計算能力的重要一步。」
在人類大腦中，神經元之間有超過100萬億個突觸。這些突觸相互之間會發射化學信使，促進資訊在大腦中的傳遞。在我們學習的過程中，透過特定突觸傳遞的資訊在增加。突觸的這種「增強」使我們能夠保留新資訊。一般來說，突觸的增強或減弱取決於相關神經元的活躍程度——這種現象被稱為突觸可塑性。
然而，隨著年齡的增長或患上艾爾茨海默病等神經系統疾病，我們的突觸變得不那麽活躍，強度減弱，這會降低認知能力以及儲存和檢索記憶的能力。
科學家可以透過觀察突觸的物理特征來測量它們的強度。此外，一個神經元發出的資訊有時會啟用一對突觸，科學家可以利用這對突觸來研究突觸可塑性的精確度。換句話說，給定相同的資訊，這對突觸中的每個突觸是否以完全相同的方式增強或減弱？
測量突觸可塑性的精確度在過去被證明是困難的，同樣困難的還有測量任何給定突觸可以儲存多少資訊。這項新的研究改變了這一點。
為了測量突觸的強度和可塑性，研究小組利用了資訊理論，這是一種理解資訊如何透過系統傳遞的數學方法。這種方法還使科學家能夠量化突觸之間可以傳遞多少資訊，同時也考慮到大腦的「背景噪音」。
索爾克生物研究所計算神經生物學實驗室負責人、該論文共同資深作者特倫斯·謝伊諾夫斯基在一封電子信件中告訴趣味科學網站，這種傳輸的資訊是用位元來衡量的，因此，擁有更多位元的突觸可以比擁有更少位元的突觸儲存更多的資訊。一個位元對應於一個突觸發送兩種強度的資訊，兩個位元對應於四種強度，以此類推。
研究小組分析了來自大鼠海馬體的成對突觸，海馬體是大腦中對學習和記憶形成起主要作用的區域。這些突觸對彼此相鄰，對相同型別和數量的大腦訊號做出反應。研究小組確定，給予相同的輸入時，這些突觸對會以完全相同的程度增強或減弱，這表明大腦在調整特定突觸的強度時是高度精確的。
分析表明，海馬體中的突觸可以儲存4.1到4.6位元的資訊。研究人員在此前對老鼠大腦的研究中得出過類似的結論，但當時他們用一種不太精確的方法來處理數據。英國卡地夫大學神經科學教授凱文·福斯在一封電子信件中告訴趣味科學網站，這項新研究幫助證實了許多神經科學家現在的假設——每個突觸攜帶的資訊遠不止一個位元。福斯沒有參與這項研究。
這些研究成果基於老鼠海馬體一個非常小的區域，所以還不清楚如果擴充套件到整個老鼠大腦或人類大腦是什麽結果。余說，確定這種資訊儲存能力在大腦不同部位之間和不同物種之間如何變化將是很有趣的。
福斯說，在未來，該團隊的方法還可以用來比較大腦不同區域的儲存容量。它還可以用來研究大腦中一個區域在健康狀態和疾病狀態時的情況。（編譯/卿松竹）
德國一個博物館展出的人腦模型（德新社）
