Мозг в цифрах: как устроен самый сложный объект во Вселенной?

Представьте себе объект. Его объем всего 1,4 кубических дециметра, а вес немногим больше килограмма. Он легко умещается в ваших ладонях. По физическим параметрам он ничем не примечателен: он состоит из воды, жиров и белков, потребляет около 20 Ватт энергии (как тусклая лампочка) и производит механических движений ровно настолько, чтобы перекачивать жидкость и иногда перемещаться в пространстве.

А теперь представьте, что этот объект только что отправил космический телескоп на орбиту, расшифровал геном человека, создал «Мону Лизу», симфонии и теорию относительности. Этот объект весом 2% от массы тела (но потребляющий при этом 20% всей энергии организма) сумел выйти за пределы планеты, которая его породила. Это величайший парадокс Вселенной. Это человеческий мозг.

Цифры здесь имеют решающее значение. Мозг оперирует не скоростью света и не тоннами груза, а информацией. И масштаб этого оперирования поражает. Кора больших полушарий толщиной всего 2,4 миллиметра содержит в себе около 16 миллиардов нейронов (если брать общее количество с мозжечком, то все 86 миллиардов). Каждый из этих нейронов это живая вычислительная машина, связанная с десятью тысячами соседей.

Количество синапсов, контактов между нервными клетками, в одном кубическом сантиметре коры исчисляется сотнями миллиардов. Общее число возможных связей в мозге стремится к астрономической цифре. Если попытаться записать информацию, которую теоретически способен хранить мозг, в цифровом виде, потребуются петабайты данных. Это объем, сравнимый со всем массивом текстов, изображений и видео, когда либо созданных человечеством. И все это заключено в объеме 1,4 дм3.

Чтобы понять масштаб «мощности», сравним его с творениями рук человеческих. Самые мощные суперкомпьютеры мира занимают залы размером с теннисный корт и потребляют мегаватты энергии. Они умеют просчитывать ядерные реакции или предсказывать погоду. Но даже самому мощному компьютеру на Земле потребовалось бы несколько десятков минут, чтобы смоделировать одну секунду работы мозга, состоящего из 86 миллиардов нейронов. При этом мозг делает это на «лампочке» в 20 Ватт, а суперкомпьютер греет атмосферу как небольшой город.

Как же этот полуторакилограммовый студень из жиров и белков меняет Вселенную? Ответ в цифрах эволюции.

Возраст Земли около 4,6 миллиарда лет. Мозг современного человека сформировался примерно за последние 200 тысяч лет. Если сжать историю планеты до одних суток, человеческий разум появился бы за несколько секунд до полуночи. Но за эти «секунды» скорость изменений, вносимых мозгом в окружающую среду, стала огромной.

Возьмем физику элементарных частиц. Чтобы изучать их, мозг построил Большой адронный коллайдер с длиной кольца 27 километров. Мозг захотел посмотреть в прошлое и построил телескоп «Джеймс Уэбб», способный видеть свет, который шел до нас 13,5 миллиарда лет.

Мозг конечен. Его объем ограничен размерами черепа, чтобы мы могли пройти через родовые пути. Его вычислительная мощность, хоть и огромна, имеет предел скорости (сигналы по нервам бегут со скоростью всего 100-120 метров в секунду, что в миллионы раз медленнее электричества в проводах). Но, обладая конечным объемом, мозг создал бесконечную реальность внутри себя. Он придумал математику, которая описывает черные дыры, до которых невозможно добраться. Он создал искусственный интеллект, который уже пишет код и рисует картины.

Ирония судьбы заключается в том, что единственный объект во Вселенной, способный ее познать, сам остается для себя загадкой. Мы точно знаем, что 1,4 кубических дециметра серого вещества содержат в себе всю культуру, науку и историю. И именно эта скромная цифра объема позволяет прозвучать самой громкой фразе: материя осознала себя. Мозг весом в полтора килограмма изменил Вселенную ровно настолько, чтобы она узнала о своем существовании.

Это, пожалуй, один из самых сложных вопросов из возможных. Можно ответить так: если мозг — это процессор, то человек, это весь компьютер со всей его историей.

С одной стороны, данные неумолимы: если в мозге произойдет катастрофа (инсульт, травма) объемом всего с кусочек сахара (1,0 см3), человек может потерять способность говорить, узнавать близких или чувствовать левую половину мира. Получается, что наша личность, наши воспоминания и навыки «прописаны» именно в этих 1,4 дм3.

Ученые давно знают: если хирургическим путем перерезать связи между полушариями (мозолистое тело), в одном черепе могут начать жить как бы две личности. Левое полушарие будет говорить, а правое молча решать задачи. Значит ли это, что человек это просто сумма сигналов в нейронах? Отчасти да.

Но есть нюанс, который мозг пока не может объяснить сам себе. Мы можем посчитать все 86 миллиардов нейронов, измерить импульсы, но где в этих цифрах прячется то самое чувство «я»? Где в этом потоке электрохимии возникает ощущение красного цвета или вкуса клубники? Эту штуку называют «квалиа» (субъективный опыт).

Мозг — это необходимое условие для существования человека. Без него нас нет. Но достаточно ли его одного? Мозг лежит в темноте черепа, он не видит света, не слышит звуков. В него поступают лишь сухие электрические сигналы от органов чувств. И на основе этих цифр он создает для вас целый мир: с закатами, музыкой и любовью.

Источник: ab-news...
#интересно