Tamás Gábor

Akciók és szankciók az agykéregben

I. 2. Az idegsejtek kapcsolata az agyban

Az agyról sokszor halljuk, hogy elképesztően összetett rendszer. De vajon mennyire bonyolult is az agy? Haladjunk lépésről lépésre!

Animáció: Az emberi agy működési állapotai

A legegyszerűbb esetben az "agy" csak két idegsejtből áll, amelyek között csak egy kapcsolat alakult ki. Ekkor a kapcsolat vagy aktív, vagy nem, tehát két állapota lehetséges. Ez a két állapot megfelel egy eldöntendő kérdésre adott igenlő vagy nemleges válasz információtartalmának, vagyis egy bit információ köthető egy idegi kapcsolathoz. Ha példánknál maradva tehát nemcsak az egyik sejt felől alakul ki kapcsolat a másikkal, hanem a másik felől is az egyikkel, akkor már 2x2 (másképp 2²), azaz 4 féle állapota lehet a rendszernek. Ha egy harmadik kapcsolat is létrejön egy újabb sejt és valamelyik már meglévő között, akkor a lehetséges állapotok száma 2x2x2 (másképp 2³), azaz 8. Ez az egyszerű példa a működési állapotok számán kívül más szempontból is tanulságos. Mutatja ugyanis, hogy az agyban nem mindenki beszél mindenkivel, mert a kapcsolatok csak bizonyos idegsejtek között jönnek létre. Tehát nemcsak az a fontos, hány idegsejt van egy agyban, hanem az is, hogy milyen az őket összekötő kapcsolatok száma. Ezek alapján az agy működési állapotainak száma kiszámítható a benne lévő kapcsolatok száma alapján, a 2-t a kapcsolatok számának megfelelő hatványra emelve. Az emberi agyban kb. tízmilliárd idegsejt található és egy idegsejtnek ezer és tízezer közti kapcsolata van, így a kapcsolatok összes számát minimálisan 10¹³-ra tehetjük. Az agyunk működési állapotainak számát tehát szerényen számítva úgy kapjuk, hogy a 2-t 10¹³-szor összeszorozzuk önmagával. Mit gondolnak, mekkora ez a szám? Meglepően, szinte elképzelhetetlenül nagy: nagyobb, mint az ismert világegyetemben található elemi részecskék száma. Azt hiszem, ezek után érhető, miért okozott nehézséget az agykutatók számára az elmúlt évszázadban az agyi információfeldolgozás megfejtése.

Megkérdeztük a hallgatókat, mit gondolnak, hányféle működési állapota lehet az emberi agynak?
A válaszok a következőképpen alakultak:
A válaszadók 14%-a mondta azt, hogy kb. annyi, mint ahány levél van az amazonasi esőerdőben. A szavazók 37%-a azt a második választ jelölte meg, miszerint annyi működési állapota van az agynak, mint a Földön található atomok száma. A nézők 49%-a találta helyesnek a harmadik választ, mely szerint annyi, amennyi az ismert világegyetemben található elemi részecskék száma. Tamás Gábor professzor úrtól megkaptuk a választ kérdésünkre: az agy működési állapotainak száma nagyságrendileg az utóbbi, azaz a harmadik válaszban szerepel helyesen.

Közönségszavazás