Os cientistas do MIT olham além dos neurônios para entender como o cérebro armazena informações

Os pesquisadores do MIT tiveram uma nova idéia sobre a memória que destaca o papel dos astrócitos, um tipo de célula cerebral que geralmente é esquecida.O cérebro humano está embalado com cerca de 86 bilhões de neurônios. Esses neurônios enviam sinais elétricos, ajudando -nos a armazenar memórias e se comunicar em todo o cérebro e no sistema nervoso.Mas também existem bilhões de outras células chamadas astrócitos. Essas células em forma de estrela têm toneladas de braços longos e ramificados que os permitem se conectar a milhões de neurônios. Durante muito tempo, acredita -se que os astrócitos desempenhassem apenas um papel de apoio – como limpar ou alimentar neurônios. Mas pesquisas recentes estão sugerindo que os astrócitos também podem ajudar no armazenamento de memória e outras funções cerebrais.Os pesquisadores do MIT agora apresentaram uma nova teoria sobre como os astrócitos podem ser cruciais para armazenar memórias. O modelo deles sugere que essas células possam desempenhar um papel importante na enorme capacidade de memória do cérebro, o que é muito mais do que você esperaria se você contasse apenas neurônios.“Originalmente, acreditava-se que os astrócitos limpavam apenas os neurônios, mas não há nenhuma razão específica em que a evolução não tenha percebido isso, porque cada astrócito pode entrar em contato com centenas de milhares de sinapses, eles também poderiam ser usados ​​para computação”, diz Jean-Jacques Slotine, um professor mecânico de engenharia mecânica e cérebro e barrancos cognitivos, e um professor de mecânicos e um professor mecânico. Dmitry Krotov, pesquisador do MIT-IBM Watson AI Lab, é o principal autor do artigo, lançado nos procedimentos da Academia Nacional de Ciências. Leo Kozachkov, que obteve seu doutorado no MIT em 2022, é o primeiro autor do estudo.

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Como os astrócitos ajudam a memória

Os astrócitos fazem muitos empregos de apoio no cérebro. Eles limpam detritos, fornecem nutrientes e garantem que os neurônios obtenham oxigênio suficiente. Eles também têm esses pequenos “tentáculos” que envolvem as sinapses – os pontos em que os neurônios se conectam. Isso forma o que é chamado de “sinapse tripartida”, envolvendo três células: dois neurônios e um astrócito.Ao contrário dos neurônios, os astrócitos não enviam impulsos elétricos, mas se comunicam através de sinais de cálcio. Os cientistas descobriram que esses sinais permitem que os astrócitos sincronizem com a atividade dos neurônios. Quando os astrócitos captam a atividade neural, eles podem alterar seus níveis de cálcio, o que pode acionar a liberação de produtos químicos chamados gliotransmissores na sinapse.Portanto, a equipe do MIT decidiu se aprofundar e construir um modelo para descobrir como essas conexões funcionam e como elas podem ajudar a armazenar memórias. Eles usaram um conceito chamado Hopfield Networks, um tipo de rede neural artificial que pode armazenar e recordar padrões.

Novo modelo para mais armazenamento de memória

As redes Hopfield foram usadas para tentar explicar como o cérebro funciona, mas elas simplesmente não têm a capacidade de combinar o armazenamento maciço de memória do cérebro humano. Assim, os pesquisadores se voltaram para uma versão mais recente da rede Hopfield chamada Dense Associative Memory, que pode armazenar muito mais informações conectando mais neurônios de uma maneira complicada.Mas há um problema: as sinapses normais conectam apenas dois neurônios, então como o cérebro poderia fazer todas essas muitas conexões? É aí que entra os astrócitos.No novo modelo, os astrócitos ajudam a armazenar mais informações do que os modelos tradicionais podem usar conexões complexas entre muitos neurônios. Este modelo tem o potencial de explicar a enorme capacidade de memória do cérebro.

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Para testar se esse modelo pode ser como o cérebro armazena memórias, os cientistas precisariam descobrir como mexer com as conexões entre astrócitos e ver se isso afeta a memória.Esse modelo também possui aplicações em potencial na IA, especialmente para ajudar os pesquisadores a construir modelos mais inteligentes e com eficiência energética. Ajustando como os astrócitos se conectam, poderíamos desenvolver sistemas de IA que funcionam mais como o cérebro. Slotine ressalta que, embora a IA tenha sido originalmente inspirada pela neurociência, os modelos recentes de IA se afastaram da biologia – essa pesquisa poderia ajudar a reuni -los novamente.Então, isso pode ser um grande passo para entender como nossos cérebros armazenam tanta informação – e talvez até tornando a AI mais inteligente, copiando as estratégias do cérebro