- Lidský mozek obsahuje více než 85 miliard neuronů
- I přes tolik neuronů zpracovává pouze 0,000001 % dat, která sbírá prostřednictvím smyslových orgánů
- To znamená, že každou sekundu zpracuje přibližně 10 bitů dat
Lidský mozek, obsahující přes 85 miliard neuronů, je považován za jeden z nejkomplexnějších orgánů. Neurony jsou specializované buňky, které tvoří základní stavební jednotku nervového systému a jsou zodpovědné za přenos informací v těle. Tyto buňky komunikují prostřednictvím elektrických impulzů a chemických signálů, které se přenášejí mezi neurony na synapsích. Neurony mají tři hlavní části: dendrity, které přijímají signály; tělo buňky, kde se informace zpracovává, a poslední částí je axon, který signály přenáší dál. Velká část neuronů je zaměřena na komplexní procesy, jako je myšlení, paměť či rozhodování.
Lidský mozek zpracuje jen zlomek dat
Přibližně třetina neuronů se nachází v mozkové kůře, kde se podílí na vysoce komplexních procesech, jako je abstraktní myšlení a rozhodování. Avšak nový výzkum vedený v laboratoři Marka Meistera na Kalifornském technologickém institutu (Caltech) přinesl překvapivé zjištění. Lidský organismus sbírá pomocí smyslových orgánů přibližně miliardu bitů za sekundu.
Nicméně lidský mozek zpracovává pouze 10 bitů za sekundu. Mozek tedy zpracovává pouze jednu miliontinu procenta dat (0,000001 %), která k němu přicházejí prostřednictvím smyslových orgánů. Takto extrémně nízký podíl znovu podtrhuje paradox efektivity lidského mozku, kdy malý objem dat stačí k vnímání a rozhodování.
Tento jev lze přirovnat k počítači s omezenou kapacitou úložiště, který je však vystaven obrovskému toku dat. Představme si například systém s kapacitou pouhých 10 MB, jenž musí čelit přívalu dat o velikosti několika terabajtů za sekundu. Namísto pokusu uložit či zpracovat veškerá příchozí data systém selektivně vybírá pouze malý zlomek nejdůležitějších informací, které jsou nezbytné pro jeho efektivní fungování.
Podobným způsobem lidský mozek zpracovává pouze zanedbatelné procento dat přicházejících ze smyslových orgánů, avšak díky této selekci dosahuje mimořádné efektivity, která mu umožňuje vykonávat komplexní úkoly, jako je vnímání, rozhodování a řízení chování.
Tento fascinující jev naznačuje, že lidský mozek selektivně vybírá pouze ty informace, které jsou pro člověka v daný okamžik nejdůležitější. Například při chůzi rušnou ulicí mozek ignoruje většinu vizuálních podnětů, jako jsou detaily jednotlivých budov, a soustředí se na relevantní informace, například pohyb vozidel nebo signály na semaforu. Tím se zajišťuje efektivita rozhodovacích procesů, ale zároveň se odhaluje paradox, jak může tak výkonný orgán fungovat na tak nízké datové kapacitě.
Rychlost zpracování vs. počet neuronů
Podle Meistera je hodnota 10 bitů za sekundu překvapivě nízká, a to navzdory tomu, že jednotlivé neurony jsou schopny přenášet mnohem větší množství informací. Studie ukazuje, že většina informací, které smysly předávají mozku, je filtrována, a pouze malá část – oněch 10 bitů – je využita pro rozhodování a vědomé vjemové procesy.
Proč ale mozek, disponující tak vysokou kapacitou neuronů, pracuje na tak omezené „rychlosti“? Tento jev lze přirovnat k šachistovi, který může prozkoumat pouze jeden sled tahů najednou, a nikoliv více možných variant souběžně. Tento limit způsobuje, že lidské myšlení probíhá sekvenčně, nikoliv paralelně.
Jedna z teorií se domnívá, že tento limit má své kořeny již u prvních organismů vybavených nervovou soustavou. Nervové systémy těchto raných živočichů primárně sloužily k základním navigačním úkolům – umožňovaly pohyb směrem k potravě nebo naopak útěk před nebezpečím v podobě predátorů. Pokud se tedy lidský mozek postupně vyvíjel z těchto jednoduchých mechanismů, je logické předpokládat, že jeho kapacita byla přizpůsobena tomu, aby efektivně zpracovával pouze jeden „proud“ informací či myšlenek v daný okamžik.
„Lidské myšlení lze v tomto kontextu chápat jako druh navigace, ovšem nikoliv v konkrétním fyzickém prostoru, nýbrž v prostoru abstraktních pojmů a konceptů,“ vysvětlují autoři studie Meister a Jieyu Zheng. Podle jejich názoru omezená rychlost myšlení odráží způsob, jakým tato schopnost vychází z evoluční historie a je pevně zakódována do struktury lidského mozku.
Dva módy mozku
Studie publikovaná v časopise Neuron přináší zajímavý pohled na fungování mozku a rozlišuje mezi dvěma hlavními režimy jeho činnosti. První z nich, označovaný jako „vnější mozek“, je specializovaný na rychlé a efektivní zpracování smyslových a motorických signálů z prostředí. Tento režim umožňuje organismu okamžitě reagovat na podněty, například detekovat nebezpečí, lokalizovat potravu nebo koordinovat pohyb. Na druhou stranu „vnitřní mozek“ pracuje na zpracování těchto signálů na hlubší úrovni. Redukuje složitost vnějších vstupů na klíčové informace, které jsou nezbytné pro rozhodování a kontrolu chování, čímž podporuje efektivní fungování celého organismu.
Zatímco počet neuronů ve vnější části mozku má z evolučního hlediska dobře zdokumentované vysvětlení – například zajišťuje vyšší kapacitu pro zpracování velkého množství smyslových podnětů –, role těchto neuronů ve vnitřním mozku je stále do značné míry záhadou.
Vědci zatím přesně nerozumějí, proč je i vnitřní mozek vybaven vysokým počtem neuronů, když jeho hlavní úlohou není přímé zpracování smyslových signálů, ale jejich destilace a využití pro strategické řízení chování. Tato nejasnost otevírá prostor pro další výzkum, který by mohl přinést nové poznatky o tom, jakým způsobem se vyvíjela nervová soustava a jak mozek optimalizuje své funkce na různých úrovních.
Objev tohoto „rychlostního limitu“ otevírá množství otázek pro neurovědu. Jak mozek filtruje obrovské množství vstupních dat na pouhých 10 bitů za sekundu? Jaká je role jednotlivých neuronů v tomto procesu? A jak evoluce ovlivnila vznik těchto omezení? Tyto paradoxy budou nepochybně klíčovými tématy budoucího výzkumu…
