Mózg działa najlepiej z siedmioma zmysłami, nie pięcioma - Przystanek Rodzinka - blog parentingowy o dzieciach okiem logopedki

Przez lata uczyliśmy dzieci, że człowiek ma pięć zmysłów: wzrok, słuch, węch, smak i dotyk. Tymczasem nowy model matematyczny pamięci sugeruje coś zaskakującego – mózg może działać najefektywniej z siedmioma zmysłami, nie pięcioma. Naukowcy ze Skoltech opublikowali w czasopiśmie Scientific Reports wyniki, które rzucają nowe światło na to, jak przechowujemy informacje i co to może oznaczać dla sztucznej inteligencji, robotyki, a może także dla przyszłości ludzkiego umysłu.

Czym są engramy i jak działają w pamięci

Zespół badawczy stworzył matematyczny model oparty na koncepcji engramów – podstawowych jednostek pamięci znanych w nauce od początku XX wieku. Engram to rozproszona grupa neuronów w różnych obszarach mózgu, które aktywują się jednocześnie. Każdy engram reprezentuje jedno pojęcie, opisane przez zestaw cech. Dla człowieka te cechy odpowiadają doświadczeniom zmysłowym. Weźmy banan: ma charakterystyczny wygląd, zapach, smak i inne właściwości odbierane przez zmysły. W tym ujęciu banan staje się obiektem pięciowymiarowym w mentalnej przestrzeni zawierającej wszystkie inne wspomnienia przechowywane w mózgu.

Engramy zmieniają się z czasem. Stają się ostrzejsze lub bardziej rozmyte w zależności od tego, jak często są aktywowane przez bodźce zmysłowe z otaczającego świata. Ten proces odzwierciedla sposób, w jaki uczymy się i zapominamy podczas interakcji z środowiskiem. Profesor Nikolay Brilliantov ze Skoltech AI wyjaśnia, że matematycznie udowodnili, iż engramy w przestrzeni pojęciowej ewoluują w kierunku stanu ustalonego. Po okresie przejściowym pojawia się „dojrzały” rozkład engramów, który następnie utrzymuje się w czasie.

Dlaczego siedem wymiarów maksymalizuje pojemność pamięci

Kiedy badacze analizowali swój model, odkryli coś niespodziewanego. Okazało się, że liczba różnych engramów przechowywanych w pamięci w stanie ustalonym jest największa dla przestrzeni pojęciowej o siedmiu wymiarach. Innymi słowy, jeśli obiekty w świecie zewnętrznym opisane są przez określoną liczbę cech odpowiadających wymiarom przestrzeni pojęciowej, a chcemy zmaksymalizować jej pojemność – wyrażoną jako liczbę różnych pojęć związanych z tymi obiektami – maksimum osiągamy przy siedmiu wymiarach. Im większa pojemność przestrzeni pojęciowej, tym głębsze ogólne rozumienie świata.

Co fascynujące, ta liczba nie zależy od szczegółów modelu – właściwości przestrzeni pojęciowej ani bodźców dostarczających wrażeń zmysłowych. Siódemka wydaje się być odporną i trwałą cechą engramów pamięciowych jako takich. Istnieje jedno zastrzeżenie: wiele engramów różnej wielkości skupionych wokół wspólnego centrum uznaje się za reprezentację podobnych pojęć, traktując je jako jedno przy obliczaniu pojemności pamięci.

Co to znaczy dla ludzi i czy powinniśmy mieć więcej zmysłów

Profesor Brilliantov podkreśla, że ten wniosek jest oczywiście wysoce spekulatywny w zastosowaniu do ludzkich zmysłów. Nigdy jednak nie wiadomo – może ludzie przyszłości rozwiną zmysł promieniowania lub pola magnetycznego. Niektóre zwierzęta już dziś posiadają zdolności wykraczające poza naszych pięć zmysłów: ptaki orientują się w polu magnetycznym Ziemi, a węże wykrywają promieniowanie podczerwone. Czy człowiek również może ewoluować w tym kierunku?

Niezależnie od spekulacji o ewolucji biologicznej, odkrycia mają praktyczne znaczenie już teraz. Mogą być szczególnie przydatne w robotyce i teorii sztucznej inteligencji. Gdy każde pojęcie przechowywane w pamięci charakteryzowane jest przez siedem cech – w przeciwieństwie do pięciu czy ośmiu – liczba różnych obiektów trzymanych w pamięci osiąga maksimum. Dla projektantów systemów AI i robotów oznacza to wskazówkę, jak konstruować sensory i sposób przetwarzania informacji, by maksymalizować efektywność uczenia maszynowego.

Pamięć jako zagadka świadomości i przyszłość badań

Pamięć ludzi i innych żywych istot pozostaje zjawiskiem enigmatycznym, związanym między innymi z właściwością świadomości. Rozwijanie teoretycznych modeli pamięci będzie kluczowe dla zdobywania nowych wglądów w ludzki umysł i odtwarzania pamięci podobnej do ludzkiej w agentach sztucznej inteligencji. Model stworzony przez zespół ze Skoltech to krok w kierunku zrozumienia nie tylko tego, jak przechowujemy informacje, ale także jak możemy tę zdolność udoskonalić – zarówno w kontekście technologii, jak i potencjalnej ewolucji biologicznej.

Dla rodziców małych dzieci te odkrycia niosą ciekawą perspektywę. Choć nie możemy dodać dziecku szóstego czy siódmego zmysłu, warto pamiętać, że bogactwo doświadczeń zmysłowych wpływa na rozwój pamięci i pojęciowy obraz świata. Im więcej różnorodnych bodźców – dźwięków, faktur, zapachów, smaków, obrazów – tym bogatsze połączenia neuronalne i głębsze rozumienie otoczenia. Może właśnie dlatego dzieci uczą się najlepiej przez zabawę angażującą wszystkie zmysły jednocześnie.

Więcej informacji