Înțelegerea noastră despre funcționarea creierului s-a schimbat de-a lungul anilor. Dar modelele teoretice actuale descriu creierul ca fiind un „sistem distribuit de procesare a informațiilor”.

Acest lucru înseamnă că are componente distincte, care sunt strâns legate în rețea prin intermediul cablajelor creierului. Pentru a interacționa unele cu altele, regiunile fac schimb de informații printr-un sistem de semnale de intrare și ieșire.

Totuși, aceasta este doar o mică parte a unei imagini mai complexe. Într-un studiu publicat în Nature Neuroscience, folosind dovezi de la diferite specii, cercetătorii arată că nu există doar un singur tip de procesare a informațiilor în creier. Modul în care sunt procesate informațiile diferă, de asemenea, între oameni și alte primate, ceea ce ar putea explica de ce abilitățile cognitive ale speciei noastre sunt superioare, informează descopera.ro.

Studiul a împrumutat concepte din ceea ce este cunoscut ca fiind cadrul matematic al teoriei informației – studiul măsurării, stocării și comunicării informațiilor digitale, care este crucial pentru tehnologii precum internetul și inteligența artificială – pentru a urmări modul în care creierul procesează informațiile. Am descoperit că diferite regiuni ale creierului folosesc, de fapt, strategii diferite pentru a interacționa între ele.

O capacitate esențială pentru supraviețuire

Unele regiuni ale creierului fac schimb de informații folosind intrări și ieșiri. Acest lucru asigură că semnalele se transmit într-un mod reproductibil și fiabil. Acesta este cazul zonelor specializate pentru funcțiile senzoriale și motorii (cum ar fi procesarea informațiilor sonore, vizuale și de mișcare).

Să luăm, de exemplu, ochii, care trimit semnale către partea din spate a creierului pentru procesare. Majoritatea informațiilor care sunt trimise sunt duplicate, fiind furnizate de fiecare ochi. Jumătate din aceste informații, cu alte cuvinte, nu sunt necesare. Așadar, numim acest tip de procesare a informațiilor de intrare-ieșire „redundant”.

Dar radundanța oferă robustețe și fiabilitate – este ceea ce ne permite să vedem în continuare cu un singur ochi. Această capacitate este esențială pentru supraviețuire.

Cu toate acestea, nu toate informațiile furnizate de ochi sunt redundante. Combinarea informațiilor de la ambii ochi permite în cele din urmă creierului să proceseze adâncimea și distanța dintre obiecte.

Creierul uman este extrem de complex

Acesta este un exemplu de modalitate fundamental diferită de procesare a informațiilor într-un mod care este mai mare decât suma părților sale. Cercetătorii Emmanuel A Stamatakis, Andrea Luppi și David Menon de la Universitatea din Cambridge, au numit acest tip de procesare a informațiilor – atunci când sunt integrate semnale complexe provenite din diferite rețele cerebrale – „sinergetică”.

Procesarea sinergică este cea mai răspândită în regiunile creierului care susțin o gamă largă de funcții cognitive mai complexe, cum ar fi atenția, învățarea, memoria de lucru și cogniția socială și numerică. Ea nu este cablată, în sensul că se poate schimba ca răspuns la experiențele noastre, conectând diferite rețele în moduri diferite. Acest lucru facilitează combinarea informațiilor.

Astfel de zone în care au loc o mulțime de sinergii – mai ales în partea frontală și mijlocie a cortexului (stratul exterior al creierului) – integrează diferite surse de informații din întregul creier. Prin urmare, ele sunt conectate mai larg și mai eficient cu restul creierului decât regiunile care se ocupă de informațiile senzoriale primare și legate de mișcare.

Sinergia ne face speciali?

Zonele cu sinergie ridicată care sprijină integrarea informațiilor au, de asemenea, de obicei, o mulțime de sinapse, conexiuni microscopice care permit celulelor nervoase să comunice.

Cercetătorii au vrut să afle dacă această capacitate de a acumula și de a construi informații prin intermediul unor rețele complexe în creier este diferită între oameni și alte primate, care sunt rude apropiate din punct de vedere evolutiv.

Pentru a afla, au analizat datele de imagistică cerebrală și analizele genetice ale diferitelor specii. Au descoperit că interacțiunile sinergice reprezintă o proporție mai mare din fluxul total de informații în creierul uman decât în creierul maimuțelor macac. În schimb, creierele celor două specii sunt egale în ceea ce privește măsura în care se bazează pe informații redundante.

Cu toate acestea, au analizat, de asemenea, în mod specific cortexul prefrontal, o zonă din partea frontală a creierului care susține o funcționare cognitivă mai avansată. La macaci, procesarea informațiilor redundante este mai răspândită în această regiune, în timp ce la oameni, este o zonă în care predomină sinergia.

O piesă importantă în puzzle-ul evoluției creierului uman

Cortexul prefrontal a suferit, de asemenea, o expansiune semnificativă odată cu evoluția. Cercetătorii au analizat analizele genetice de la donatori umani. Acestea au arătat că regiunile creierului asociate cu procesarea sinergică a informațiilor sunt mai susceptibile de a exprima gene care sunt exclusiv umane și care sunt legate de dezvoltarea și funcționarea creierului, cum ar fi inteligența.

Acest lucru a condus la concluzia că țesutul cerebral uman suplimentar, dobândit ca urmare a evoluției, poate fi dedicat în principal sinergiei, scrie Inverse. La rândul său, este tentant să speculăm că avantajele unei sinergii mai mari pot explica, în parte, capacitățile cognitive suplimentare ale speciei noastre. Sinergia poate adăuga o piesă importantă la puzzle-ul evoluției creierului uman, care lipsea până acum.

În cele din urmă, munca cercetătorilor dezvăluie modul în care creierul uman navighează între compromisul dintre fiabilitate și integrarea informațiilor – avem nevoie de ambele. Studiul promite noi perspective critice pentru o gamă largă de întrebări neuroștiințifice, de la cele despre cogniția generală la afecțiuni specifice.