La radice di intelligenza può essere racchiuso in un equazione

Secondo il dottor Joe Тзина, leader neuroscienziato presso l'Università di Augusta in Georgia, la chiave per intelligenza si trova in un semplice, непритязательном equazione: N = 2ⁱ – 1. In base alla teoria di connessione Тзина si trova una descrizione di come i nostri miliardi di neuroni in modo flessibile raccolti non solo con la formazione di conoscenze, ma e cristallizzazione di concetti e di estrapolazione studiati idee, e anche il ragionamento su cose che non abbiamo ancora sperimentato.

«l'Intelligenza nella sua base è quello di incertezza e di infinite possibilità», dice Тзин.

Se si incredulo fissano l'equazione, non siete soli. La teoria sembra così banale, che è facile da mettere a tacere come il tentativo di svelare il codice neurale — solo una teoria senza prove.

Ma nel nuovo lavoro, pubblicato su Frontiers in Systems Neuroscience, Тзин e il suo team hanno testato la loro teoria in una serie di esperimenti con gli animali e ha scoperto che è in esecuzione per sette diverse aree del cervello, determinando base comportamentali funzioni, come ad esempio l'alimentazione, la memoria e la paura.

E la semplicità non è ancora più scioccante aspetto idee Тзина.

Che cosa è ancora più discutibile, teoria converge faccia a faccia con insegnamento fondamentale in neurobiologia: cellule che si attivano insieme, e si legano.

Questo secolare l'idea è così ampiamente accettata, che può essere considerato un dogma. Si narra che quando i neuroni si attivano insieme, che codifica un oggetto, un concetto o un ricordo, il loro legame si rafforza. Se una qualsiasi parte di questo ensemble è attivato in futuro, si solleva dalla memoria piena ricordo. In altre parole, le cellule si attivano in modo casuale, ma si collegano non a caso nel processo di apprendimento.

A livello fondamentale tessere del cervello profondamente radicata.

Secondo Тзина, questa teoria ha senso sia dal punto di vista delle cellule, e di calcoli, ma «un modo meraviglioso spread».

Da parte sua, Тзин ritiene che il cervello funziona sulla base di un pre-programmati e delle reti salvate. Queste reti non imparare; invece sono costituiti da un pre-installate reti neurali associati in conformità con la semplice matematica principio.

In Altre parole, a livello fondamentale tessere del cervello profondamente radicata questi motivi, installate dalla genetica, si trovano in profondità alla base della nostra capacità di estrarre le caratteristiche, l'individuazione di interconnessioni, di estrarre conoscenza astratta e, in definitiva, di ragionare.

«A mio parere, Joe Тзин offre un'idea interessante sui principi di organizzazione del cervello, e ha confermato intrigante e convincente la prova», dice il dottor Thomas Зюдхоф, un neuroscienziato dell'università di Stanford e premio Nobel per la fisiologia e la medicina 2013. «Questa idea vale la pena di verificare».

la Teoria di connessione

Тзин non è estraneo con la ricerca di intelligenza.

Che Lavora presso l'università di Princeton 17 anni fa, Тзин dimostrato di essere tra i primi, che con l'ingegneria genetica ha creato «intelligente mouse», che è più veloce studiato, più ricordi e risolvere problemi complessi in un labirinto più velocemente rispetto al suo standard di fratelli.

Creazione di un mouse «Arco», così chiamato in onore del genio adolescente nella serie tv Doogie Howser, ha indotto gli studiosi a pensare: se il cambiamento di pochi geni può cambiare radicalmente le capacità cognitive, a prescindere dalla formazione, forse, questi studi hanno tessere fondamentali del cervello.

Un paio di anni più tardi, mentre si studia, come del mouse si formano diversi tipi di terribili ricordi, Тзин scoperto che le cellule nell'ippocampo centro di memoria del cervello — hanno spaziato nel carattere di attivazione.

Alcune cellule attivate in risposta a qualsiasi tipo di terribili eventi — aria esplosione con la schiena (simulazione di attacco gufi), una scossa alla maniera di un terremoto o di un'improvvisa caduta libera. Altri hanno risposto a un sottoinsieme di eventi, come l'agitazione e la caduta, ma non è aria da un'esplosione. Altri erano ancora più pignoli, si sono attivate solo in risposta a seconda del contesto di un evento come il terremoto in blu, ma non in sala rossa.

Durante la composizione di mappe neuroni hanno formato i cluster da specifiche al comune.

«il Granello di questa idea ha portato alla teoria della connessione», dice Тзин.

Nel nucleo di questa teoria si trova la formula N = 2ⁱ – 1, logica matematica tessere di secondo grado, che illustra come le reti neurali passano da specifiche al comune.

Ogni rete neurale si chiama «cricca». Un semplice click include i neuroni che ricevono un certo input. Contrariamente alla credenza diffusa che i singoli neuroni sono la principale unità di elaborazione del cervello, Тзин dice che questo ruolo deve assumere neurali cluster.

«Questo sistema consente di evitare di guasto catastrofico in caso di perdita di un neurone», spiega Тзин.

Questi semplici neurali clic poi si intrecciano in una grande rete, che sono chiamati functional connectivity motivi (FCM), in conformità con N = 2ⁱ – 1. In questa formula N è il numero neurali click, collegati in vari modi, e i tipi di informazioni che ricevono.

Per Esempio, diciamo che avete un animale che vuole cibo e femmine (i = 2). Di conseguenza, sono necessari tre neurali clic (N = 2 x 2 — 1), per soddisfare pienamente le sue esigenze.

«Su questa equazione ogni FCM deve essere costituito da un set completo neurali click, che rimuovono e trattano i vari ingressi combinatorio modo», dice Тзин.

La combinazione di questi schemi, il cervello puòcreare nuove idee e visione del mondo, dice Тзин. In un certo senso è una specie di smontaggio e montaggio di mattoncini LEGO in tutte le nuove strutture. Per l'animale, che ha a che fare con più complessi che presentano, ogni neurale click gestisce diversi aspetti delle informazioni in entrata. Insieme, essi si intrecciano con la formazione di blocchi di dimensioni maggiori, in grado di elaborare i dati di input di livello più alto.

Questi blocchi sono programmati in anticipo, e non разучиваются, e, secondo Тзина, sono la base di calcolo mattoni del cervello.

In questo modo, il cervello è in grado di ricevere informazioni e di trasformare la combinazione dei singoli elementi, come il «terremoto» e «paesaggio», in più di conoscenza generale, come «calamità naturali».

Dal momento che le reti neurali funzionano esattamente così, formano schemi, che possono trovare gli schemi generali nelle più diverse varietà di informazioni. Combinando questi schemi, il cervello può costruire nuove idee e concetti sul mondo, dice Тзин. In un certo senso è flessibile combinazione di mattoncini LEGO con la formazione di nuove strutture.

Controllo di teoria

Se il cervello funziona davvero secondo la formula N = 2ⁱ — 1, questa teoria deve essere eseguita per diversi tipi di compiti cognitivi. Per verificare l'idea, gli scienziati hanno fornito i topi array di elettrodi, per ascoltare le conversazioni.

In un esperimento, gli scienziati hanno dato agli animali combinazione di quattro diversi tipi di cibo — standard mangimi, i granuli, gocce di riso e latte scremato. Secondo la teoria, il mouse deve avere 15 (N = 2⁴ — 1) neurali click, per rappresentare appieno ogni tipo di cibo e le loro varie combinazioni.

Ecco cosa hanno scoperto.

Durante la registrazione di attività dell'amigdala, una regione del cervello che gestisce le emozioni, alcuni neuroni risposto a tutti i tipi di cibo, mentre altri sono più selettivi. Andare in cluster per l'ulteriore attività, hanno formato 15 click — esattamente come predetto teoria.

In un altro esperimento, finalizzato all'avvio di paura, gli animali sono stati sottoposti a quattro terribile scenari: improvvisa esplosione d'aria, terremoto, inaspettata caduta libera o scosse elettriche in piedi. Questa volta il record delle aree della corteccia cerebrale, che è responsabile per la paura, inoltre, hanno identificato 15 cellulari click.

Risultati Simili sono stati ottenuti in altre aree del cervello — un totale di sette differenti aree. Una notevole eccezione è manifestata neuroni della dopamina nella catena di premi, che hanno la tendenza ad attivarsi in maniera binaria, che codificano concetti quali bene o male.

Si dice che l'equazione funziona per molti i meccanismi cognitivi, se non tutti.

Quindi si è passati alla verifica di ciò che questo algoritmo anticipo configurabile l'evoluzione e lo sviluppo, e non si apprende. Hanno ripetuto sopra descritti esperimenti, ma con il tipo di topi geneticamente modificati, che non mancava di NMDA recettore — interruttore principale, necessaria per le modifiche di rete causati formazione.

Incredibile, ma è matematico regola è stata eseguita anche dopo la rimozione dei geni.

Dato che i neuroni nei topi senza recettori NMDA non possono «attivarsi insieme e tessere insieme», gli autori dello studio hanno concluso che la teoria di connessione radicalmente diverso dal nostro attuale concetto di plasticità: non ha venduto, ma è innata.

E ora che cosa?

Тзин ritiene che questa teoria è possibile utilizzare immediatamente per la revisione dei dati su come i ricordi fisicamente memorizzati nel cervello, e si può teoricamente far luce su come la malattia e le manifestazioni di vecchiaia pregiudicano il cervello a livello cellulare.

Grazie a ben descritto l'algoritmo, pronto per l'ispezione, la teoria può anche ispirare нейроморфные di calcolo, insegnare artificiali schema di estrarre conoscenza e di esercitare flessibile comportamento.