Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z Caltech rzucają zaskakujące światło na zdolności przetwarzania informacji naszego mózgu. Według odkryć, procesy myślowe człowieka operują z prędkością zaledwie 10 bitów na sekundę — co oznacza, że są miliony razy wolniejsze od zdolności naszych systemów sensorycznych w odbieraniu danych z otoczenia. Ten zadziwiający kontrast stawia pod znakiem zapytania nasze zrozumienie funkcjonowania mózgu i budzi kluczowe pytania o architekturę neuronową oraz naszą świadomość.
Paradoks przetwarzania neuronalnego
Nasze systemy sensoryczne są w stanie przetwarzać imponujący miliard bitów informacji na sekundę. Te dane obejmują wszystko, co odbierają nasze zmysły — wzrok, słuch, dotyk, smak i węch. Jednak świadomość, którą można uznać za zwieńczenie ludzkiej zdolności poznawczej, działa w tempie niemal żółwiego kroku: 10 bitów na sekundę. Jak określa Markus Meister, profesor biologii na Caltech, jest to „ekstremalnie niska wartość.” Dla porównania, standardowe łącze Wi-Fi może przesyłać 50 milionów bitów danych na sekundę, co czyni nasze myśli zaskakująco powolnymi w zestawieniu z technologią.
Zespół badaczy, kierowany przez doktorantkę Jieyu Zheng z laboratorium Markusa Meistera, zastosował teorię informacji, aby przeanalizować różnorodne ludzkie działania, takie jak czytanie, pisanie, gra w gry wideo czy układanie kostki Rubika. Wyniki ujawniły zaskakujący paradoks: mimo że mózg ludzki składa się z ponad 85 miliardów neuronów, z czego około jedna trzecia jest zaangażowana w myślenie wyższego rzędu, nasza zdolność do świadomego przetwarzania informacji pozostaje liniowa i ograniczona.
Wgląd w ewolucję
Naukowcy sugerują, że to ograniczenie może mieć korzenie w naszej ewolucyjnej przeszłości. Wczesne organizmy, które wykształciły układ nerwowy, wykorzystywały mózg przede wszystkim do nawigacji: poruszania się w kierunku pokarmu i uciekania przed zagrożeniami. Ten wzorzec adaptacyjny może wyjaśniać, dlaczego nasz mózg w kontekście myślenia działa w sposób sekwencyjny. Nawet w abstrakcyjnych procesach, takich jak gry strategiczne czy planowanie, jesteśmy zmuszeni analizować możliwe scenariusze krok po kroku, zamiast przetwarzać je równocześnie.
Zheng i Meister stwierdzili w swoim artykule, że „nasi przodkowie wybrali niszę ekologiczną, w której świat był na tyle powolny, że przeżycie było możliwe.” Ograniczona prędkość przetwarzania informacji przez nasz mózg mogła być więc wynikiem dostosowania do środowiska, które nie wymagało błyskawicznych decyzji w bardziej abstrakcyjnych dziedzinach życia.
Konsekwencje dla interfejsów mózg-komputer
Rezultaty badania wprowadzają nowe wątpliwości co do ambitnych projektów technologicznych, takich jak bezpośrednie interfejsy mózg-komputer, które miałyby przyspieszyć komunikację ludzką poza tradycyjnymi ograniczeniami. Odkrycia Caltech sugerują, że takie technologie mogą napotkać na fundamentalne ograniczenie biologiczne. Gdyby interfejsy te bazowały na natywnej prędkości przetwarzania mózgu, wynoszącej 10 bitów na sekundę, skuteczność ich działania mogłaby być znacznie niższa od oczekiwań wizjonerów technologicznych.
Definicje kluczowych pojęć
- Bit
- Podstawowa jednostka informacji w informatyce, reprezentująca najmniejszy możliwy fragment danych.
- Teoria informacji
- Dziedzina nauki zajmująca się ilościowym opisem i analizą przechowywania oraz przekazywania informacji.
- Architektura neuronowa
- Strukturalna i funkcjonalna organizacja neuronów oraz ich połączeń w mózgu.
Sprawdź swoją wiedzę
Ile bitów informacji na sekundę przetwarzają ludzkie systemy sensoryczne?
Około jednego miliarda bitów na sekundę, co jest 100 milionów razy szybsze niż procesy świadomego myślenia.
Jakie jest tempo przetwarzania świadomych myśli przez ludzki mózg?
Zaledwie 10 bitów na sekundę, zgodnie z wynikami badań zespołu naukowego Caltech.
Dlaczego nasze myślenie jest sekwencyjne, a nie równoczesne?
Badanie sugeruje, że jest to związane z naszą ewolucyjną przeszłością, gdzie układ nerwowy adaptował się do sekwencyjnego śledzenia ścieżek, co funkcjonowało dobrze w prostych sytuacjach nawigacyjnych.
Jak odkrycia te wpływają na rozwój interfejsów mózg-komputer?
Prędkość przetwarzania mózgu ograniczona do 10 bitów na sekundę może stanowić biologiczną barierę dla efektywności takich technologii, ograniczając ich możliwości przyspieszenia komunikacji.
