Мунун сыры биз мурда анча көңүл бурбаган мээдеги өзгөчө клеткаларда болушу мүмкүн.
Массачусетс технологиялык институтунун (MIT) изилдөөчүлөрү мээ клеткаларынын бир түрү болгон астроциттердин маанилүү салымын камтыган эс тутумдун жаңы моделин иштеп чыгышты. Бул тууралуу институттун жаңылыктар сайтына атайын маалымат жарыяланды.
https://news.mit.edu/2025/overlooked-cells-might-explain-human-brains-huge-storage-capacity-0527
Адамдын мээси болжол менен 86 миллиард нейронду камтыйт. Бул клеткалар электрдик сигналдарды жаратып, мээге маалыматтарды сактоого жана мээге нерв системасы аркылуу маалымат жана буйруктарды жөнөтүүгө жардам берет.
Мээде ошондой эле миллиарддаган астроциттер – миллиондогон нейрондор менен өз ара аракеттенүүгө мүмкүндүк берген көптөгөн узун бутактары бар жылдыз сымал клеткалар бар. Алар көптөн бери негизинен колдоочу клеткалар деп эсептелгени менен, акыркы изилдөөлөр астроциттердин эс тутумду сактоодо жана башка когнитивдик функцияларда роль ойношу мүмкүн экенин көрсөттү.
Алсак, Массачусетс технологиялык институтунун изилдөөчүлөрү астроциттердин эс тутумду сактоого кандайча салым кошо алары жөнүндө жаңы гипотезаны сунушташты. Алардын модели сунуштаган архитектура мээнин эбегейсиз зор сактоо сыйымдуулугун түшүндүрүүгө жардам берет, бул нейрондорду гана колдонууда күтүлгөндөн алда канча көп.
«Алгач астроциттер нейрондордун айланасын тазалайт деп эсептелчү, бирок эволюция ар бир астроцит жүз миңдеген синапстар менен байланыша алгандыктан, аларды эсептөө үчүн да колдонсо болорун түшүнгөн эмес деп айтууга эч кандай негиз жок», – дейт Массачусетс технологиялык институтунун механикалык инженерия, мээ жана когнитивдик илимдер боюнча профессору жана жаңы изилдөөнүн автору Жан-Жак Слотин (Jacques Slotine).
Изилдөө жөнүндө 23-майда Америка Кошмо Штаттарынын (АКШ) Улуттук илимдер академиясынын журналына жарыяланды. Анын дагы бир автору MIT-IBM Watson жасалма интеллект лабораториясынын жана IBM Research изилдөө долбоорлорунун кызматкери – Дмитрий Кротов (Dmitry Krotov ). Ал эми макаланын башкы автору катары Лео Козачков (Leo Kozachkov) көрсөтүлгөн.
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2417788122
Эс тутум сыйымдуулугу
Астроциттер мээде ар кандай колдоочу функцияларды аткарат: алар калдыктарды тазалайт, нейрондорду азык заттар менен камсыздайт жана кан менен жетиштүү камсыз кылууга жардам берет.
Акыркы бир нече жылдын ичинде нейробиологдор гиппокампустагы астроциттер менен нейрондордун ортосундагы байланыштар бузулса, эс тутумду сактоо жана эстөө начарлай турганын көрсөтүштү.
Нейрондордон айырмаланып, астроциттер аракет потенциалдарын – мээ аркылуу маалымат ташыган электрдик импульстарды – жарата албайт. Бирок, алар башка астроциттер менен байланышуу үчүн кальций сигналдашуусун колдоно алышат. Акыркы он жылдыктарда кальций сүрөттөөсүнүн тактыгы жогорулаган сайын, изилдөөчүлөр кальций сигналдашуусу астроциттерге алар байланышкан синапстардагы нейрондор менен өз ишмердүүлүгүн координациялоого мүмкүндүк берерин аныкташты.
Изилдөөчүлөр жаңы макаласында иштеп чыккан нейрон-астроцит ассоциативдик эс тутум модели салттуу Хопфилд тармагына караганда кыйла көп маалыматты сактай алат – бул мээнин эс тутум сыйымдуулугун түшүндүрүү үчүн жетиштүүдөн да көп.
Алгач 1970-80-жылдары Джон Хопфилд жана Шун-Ичи Амари тарабынан иштелип чыккан Хопфилд тармактары көбүнчө мээни моделдөө үчүн колдонулат, бирок бул тармактар адам мээсинин эбегейсиз эс тутум сыйымдуулугун түшүндүрүү үчүн жетиштүү маалыматты сактай албасы көрсөтүлгөн. Хопфилд тармагынын жаңы, өзгөртүлгөн версиясы, жыш ассоциативдик эс тутум деп аталат, экиден ашык нейрондун ортосундагы жогорку тартиптеги байланыштар аркылуу алда канча көп маалыматты сактай алат.
Изилдөөчүлөрдүн айтымында, нейрондор менен астроциттердин ортосундагы кеңири биологиялык байланыштар бул типтеги моделдин мээнин эс тутумду сактоо системалары кантип иштээрин түшүндүрүшү мүмкүн деген идеяны колдойт. Алар астроциттердин ичинде эс тутумдар кальций агымынын үлгүлөрүндөгү акырындык менен өзгөрүүлөр аркылуу коддолот деп божомолдошот. Бул маалымат астроцит процесстери туташкан синапстарда бөлүнүп чыккан глиотрансмиттерлер аркылуу нейрондорго берилет.
«Ушул эки нерсени – клеткадагы кальцийдин мейкиндик-убакыттык үлгүсүн жана андан кийин нейрондорго кайра сигнал берүүнү – кылдат координациялоо менен, сиз бул массалык түрдө көбөйгөн эс тутум сыйымдуулугу үчүн так керектүү динамиканы ала аласыз», – дейт Козачков.
Жаңы моделдин негизги өзгөчөлүктөрүнүн бири – ал астроциттерди бирдиктүү түзүлүш катары эмес, процесстердин жыйындысы катары карайт. Бул процесстердин ар бирин бир эсептөө бирдиги катары кароого болот. Жыш ассоциативдик эс тутумдардын жогорку маалымат сактоо мүмкүнчүлүктөрүнөн улам, сакталган маалыматтын көлөмүнүн эсептөө бирдиктеринин санына болгон катышы өтө жогору жана тармактын өлчөмү менен кошо өсөт. Бул системаны жогорку сыйымдуулукка гана ээ кылбастан, энергияны үнөмдүү кылат.
«Биз бул иштин натыйжаларынын бири экспериментаторлордун бул идеяны олуттуу карап чыгышына жана бул гипотезаны текшерген айрым эксперименттерди жүргүзүшүнө алып келет деп үмүттөнөбүз», – дейт Кротов.
Мээнин эс тутумду кантип сакташы мүмкүн экендиги жөнүндө түшүнүк берүүдөн тышкары, бул модель жасалма интеллект боюнча иштеген изилдөөчүлөр үчүн да жетекчилик бере алат. Процесстен процесске тармактын байланыштуулугун өзгөртүү менен, изилдөөчүлөр ар кандай максаттар үчүн изилдене турган моделдердин эбегейсиз көп түрүн түзө алышат, мисалы, жыш ассоциативдик эс тутумдар менен чоң тил моделдериндеги көңүл буруу механизмдеринин ортосунда континуум түзүү.
Ал эми изилдөөчүлөрдүн бири Жан-Жак Слотин буларга токтолду:
«Нейробиология алгач жасалма интеллекттеги негизги идеяларга дем бергени менен, акыркы 50 жылдагы нейробиологиялык изилдөөлөр бул тармакка анча таасир эткен жок жана көптөгөн заманбап ЖИ алгоритмдери нейрондук аналогиялардан алыстап кетти», – дейт Слотин. «Бул жагынан алганда, бул иш акыркы нейробиологиялык изилдөөлөрдөн маалымдалган ЖИге кошкон алгачкы салымдардын бири болушу мүмкүн».
Илимий терминдерге түшүндүрмөлөр:
Нейрон – мээнин негизги функционалдык жана түзүлүштүк бирдиги болгон нерв клеткасы.
Астроциттер – жылдыз сымал формадагы глиялдык клеткалар, алар нейрондорду коргоп, аларга азык берүүгө жардам берет жана калдыктарды тазалайт. Акыркы изилдөөлөр алардын эс тутумга да тиешеси бар экенин көрсөттү.
Синапс – эки нейрондун же нейрон менен башка клетканын ортосундагы байланыш түзгөн атайын структура.
Ассоциативдик эс тутум – бул-мээнин же жасалма нейрондук тармактын бир маалыматты башка маалымат менен байланыштырган эс тутумунун бир түрү.
Жасалма интеллект (ЖИ) – машиналарга, алгоритмдерге жана программаларга инсандын акыл-эстүү жүрүм-турумун окшоштурууга мүмкүнчүлүк берүүчү технологиялардын жыйындысы.
Шилтемелер:
- Жаңылык Массачусетс технологиялык институтунун (MIT) жаңылыктар сайтындагы маалыматка негизденип жазылды.
- Илимий изилдөө https://www.pnas.org/ журналында жарыяланган.
- Сүрөт unplash.com сайтынан алынды, автору Bhautik Patel.
- Илимий терминдерге түшүндүрмөнү Эл Илим коомдук фонду даярдады.
