15. 2. 2026

Podle nové studie je mozková kůra rozhodující strukturou pro lidskou inteligenci

MedicínaTOP 10
ai generated, brain, colourfulFoto: Pixabay

Neokortex, který je rozhodující strukturou pro lidskou inteligenci, má tloušťku necelých pět milimetrů. V ní, ve vnější vrstvě mozku, zpracovává 20 miliard neuronů nespočet smyslových vjemů, plánuje činnosti a tvoří základ našeho vědomí.

Jak tyto neurony zpracovávají všechny tyto složité informace? To do značné míry závisí na tom, jak jsou vzájemně „propojeny“.

Když myšlenky plynou jedním směrem

Podle článku publikovaného v časopise Eureca Alert, vědci zjistili, že lidské neurony komunikují jedním směrem, zatímco u myší mají signály tendenci proudit ve smyčkách.

To zvyšuje efektivitu a kapacitu lidského mozku při zpracování informací. Tyto objevy by mohly přispět k dalšímu vývoji umělých neuronových sítí. Takové jsou závěry nové studie provedené na Charité, Universitätsmedizin Berlin.

Foto: © Charité | Jangfan Peng / Tiskový zdroj

Experimentální uspořádání pro experimenty s více pacienty, které zaznamenávají aktivitu až deseti neuronů.

Složitější neokortex (kůra mozková) = odlišné zpracování informací

Lidský neokortex je mnohem silnější a složitější než myší. Přesto vědci dříve předpokládali, částečně kvůli nedostatku dat, že se řídí stejnými základními principy propojení. Tým vědců z Charité pod vedením Geigera nyní pomocí výjimečně vzácných vzorků tkání a nejmodernější technologie prokázal, že tomu tak není.

„Naše dosavadní poznatky o neurální architektuře v mozkové kůře vycházejí především z poznatků získaných na zvířecích modelech, jako jsou myši,“ vysvětluje profesor Jörg Geiger, ředitel Institutu pro neurofyziologii na Charité. V těchto modelech spolu sousední neurony často komunikují, jako by spolu vedly dialog. Jeden neuron dává signál druhému a ten mu ho posílá zpět. To znamená, že informace často proudí v rekurentních smyčkách.“

Chytrá metoda odposlechu neuronové komunikace

V rámci studie vědci zkoumali mozkovou tkáň 23 osob, které podstoupily neurochirurgický zákrok na Charité při léčbě epilepsie rezistentní na léky. Při operaci bylo z lékařského hlediska nutné odstranit mozkovou tkáň, aby byl umožněn přístup k nemocným strukturám pod ní. Pacienti souhlasili s použitím této přístupové tkáně pro výzkumné účely.

Aby mohl tým pozorovat toky signálů mezi sousedními neurony v nejsvrchnější vrstvě lidské mozkové kůry, vyvinul vylepšenou verzi techniky, která je známá jako „multipatch“. Ta výzkumníkům umožnila naslouchat komunikaci probíhající mezi až deseti neurony najednou (podrobnosti viz „O metodě“). Díky tomu byli schopni provést potřebný počet měření pro zmapování sítě v krátkém čase, než buňky ukončily svou činnost mimo tělo. Celkem analyzovali komunikační kanály mezi téměř 1 170 neurony s přibližně 7 200 možnými spojeními.

Zjistili, že pouze malá část neuronů se zapojila do vzájemného dialogu. „U lidí mají informace tendenci proudit jedním směrem. Málokdy se vrací do výchozího bodu buď přímo, nebo prostřednictvím cyklů,“ vysvětluje Dr. Yangfan Peng, první autor publikace. Pracoval na studii v Ústavu pro neurofyziologii a nyní sídlí na Klinice neurologie a Neuroscience Research Center v Charité.

Ekonomický vzor pro AI?

„Řízená síťová architektura, kterou vidíme u lidí, je výkonnější a šetří zdroje, protože více nezávislých neuronů může zvládat různé úkoly současně,“ vysvětluje Peng. „To znamená, že místní síť může uložit více informací.

V minulosti vývojáři umělé inteligence hledali inspiraci v biologických modelech při navrhování umělých neuronových sítí, ale také optimalizovali své algoritmy nezávisle na biologických modelech.

„Mnoho umělých neuronových sítí již využívá určitou formu této dopředně orientované konektivity, protože pro některé úkoly přináší lepší výsledky,“ říká Geiger. „Je fascinující vidět, že podobný síťový princip vykazuje také lidský mozek. Tyto poznatky o nákladově efektivním zpracování informací v lidské mozkové kůře by mohly poskytnout další inspiraci pro zdokonalování sítí AI.“


Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byly publikována v časopise Science: Peng Y. a kol., 2024, 18. dubna.

O metodě

Když se provádí operace k léčbě lékové rezistence nebo refrakterní epilepsie, je často z lékařského hlediska nutné odstranit mozkovou tkáň. K prozkoumání této cenné tkáně pro studii, která byla právě publikována, byl vyžadován výslovný souhlas pacientů. Výzkumná skupina je hluboce vděčná pacientům za jejich souhlas.

Vědci tvrdí, že planetární inteligence je skutečná

TOP 10Záhady

Země musí udělat ještě jeden velký krok, aby byla „inteligentní“

V nové studii publikované v mezinárodním časopise Astrobiologie, skupina výzkumníků tvrdí, že planetu lze považovat za inteligentní, pokud prokáže schopnost vědět něco o tom, co se děje, a jednat na základě těchto znalostí. To by se mohlo stát, pokud se příroda a technologie na planetách jako je Země dokážou vyvinout do bodu, kdy jsou natolik propojené, že dokážou rozpoznat potenciální problémy a vytvořit zpětnovazební smyčky, které jim pomohou čelit problému, napsal server Livescience.

„Aby bylo jasno, poznání není vědomí,“ napsali vědci v článku pro Atlantik. „Nepředpokládáme, že by nějaký druh planetární superbytosti dělal sebevědomá rozhodnutí za svět.“ Místo toho tým věří, že poznání je přirozeným produktem vztahu mezi životem a planetami, na kterých se vyvíjejí.

Země však do této fáze nevstoupila, alespoň zatím. „I když Země může být plná inteligentního života, v tomto bodě své vesmírné historie se rozhodně nezdá být příliš chytrá,“ napsali v The Atlantic. Ale nová studie nastiňuje zbývající poslední překážku, kterou musí Země překonat, aby získala skutečnou planetární inteligenci. 

Hypotéza Gaia 

Nová studie je postavena na principu známém jako hypotéza Gaia, myšlence představené britským vědcem Jamesem Lovelockem a americkou evoluční bioložkou Lynn Margulisovou na počátku 70. let. (Gaia je ztělesněním Země z řecké mytologie.)

Hypotéza Gaia tvrdí, že jak se životní formy vyvíjejí na Zemi, ovlivňují vývoj planetárního systému jako celku. Myšlenka je taková, že biosféra – globální ekologický systém integrující všechny živé věci a jejich vztahy – může fyzicky změnit jiné systémy, jako je atmosféra (vzduch), kryosféra (led), hydrosféra (voda) a litosféra (země). Tento efekt tam a zpět se odehrává od počátku života na Zemi, ale stal se znatelnějším než kdy jindy kvůli dopadům lidstva na planetu, včetně lidmi způsobené  změny klimatu, znečištění a odlesňování.

Výzkumníci chtěli vědět, zda by toto propojení mezi životem a planetou mohlo být natolik propletené, že by planeta mohla být nakonec považována za inteligentní. „Biosféra nám říká, že jakmile se ve světě objeví život, tento svět může žít svým vlastním životem,“ napsali vědci v The Atlantic. „Ale pokud má planeta se životem svůj vlastní život, může mít také vlastní mysl?“

Myšlenka kolektivní entity, jako je planeta, mající nějaký druh inteligence, je v rozporu s představami, které máme o naší vlastní inteligenci. „Inteligence má tendenci být pojímána jako něco, co se děje v jednotlivých hlavách, a obvykle tyto hlavy sedí na ramenou zvířat, jako jsou lidé,“ napsali vědci. V přírodním světě však existuje mnoho příkladů kolektivní inteligence.

Například kolonie sociálního hmyzu, jako jsou včely, vykazují kolektivní a často lepší inteligenci než jednotlivci, kteří je tvoří. „Jedna včela má jen malé množství informací o světě, ale její kolonie jako celek zná prostředí a reaguje na něj,“ napsali vědci.

Nedávné objevy o sítích hub, známých jako mykorhizní sítě, které sdílejí vodu a živiny mezi jednotlivými stromy v lesích, také odhalují formu kolektivní inteligence. „Takové houbové sítě umožňují lesům táhnoucím se stovky kilometrů rozpoznat a reagovat na měnící se podmínky,“ napsali vědci.

Mezitím se lidský mozek skládá z bilionů spojení mezi různými neurony, což znamená, že naše vlastní inteligence je kolektivnější, než si myslíme.

Stupně planetární inteligence 

Vědci definují skutečnou planetární inteligenci jako bod, ve kterém všechny živé systémy na planetě spolupracují ve prospěch celého systému. To by zahrnovalo zpětnovazební smyčky, ve kterých jsou identifikovány negativní změny planety, jako je rychlá změna klimatu, a bráněno jim. 

„Považujeme planetární inteligenci za kolektivní odpověď života na změny stavu celé planety,“ napsali vědci. „Společným výsledkem je, že život se časem sám neodsoudí.“

To se však nestane přes noc a existují velké překážky, které musí planety překonat, než mohou být považovány za inteligentní. V nové studii vědci navrhují čtyři hlavní fáze planetární inteligence: nezralá biosféra, zralá biosféra, nezralá technosféra a zralá technosféra.

Nezralá biosféra je charakteristická pro Zemi, když se poprvé objevil život, kdy jedinými formami života na planetě byli drobní mikrobi. V té době byla atmosféra tvořena hlavně oxidem uhličitým a metanem, díky čemuž byla planeta nehostinná pro pokročilejší formy života, které dnes vidíme. „Během tohoto raného období život ještě nebyl hlavním planetárním hráčem,“ napsali vědci. „Existoval život, ale bylo jen málo globálních zpětných vazeb, a proto se žádná inteligence neobjevila.“

Ale mikrobi vytvořili kyslík prostřednictvím fotosyntézy, která začala pomalu měnit chemii atmosféry. To umožnilo vývoj vyspělé biosféry, kde se objevil mnohobuněčný život – jako jsou zvířata a především vegetace – a dále zvýšil kyslík v atmosféře. Toto prostředí bohaté na kyslík umožnilo vytvoření ochranné ozónové vrstvy a vývoj rostlin a živočichů na souši a další přeměnu planety. 

„Tato hustá spleť zpětnovazebních smyček mezi živými a neživými komponentami tvořila síť, o které by se dalo říci, že zadržuje informace a reaguje na ně smysluplným způsobem,“ napsali vědci. „Země, jinými slovy, začala být chytrá.“

Dále se vědci podívali na technosféru neboli vztah mezi umělou technologií a přírodními systémy. Nezralá technosféra se zhmotnila, když lidé začali vyvíjet technologii a budovat sítě pro komunikaci, dopravu, energii a produkci potravin. V této fázi však tyto technologie přicházejí na úkor planety tím, že využívají energii a zdroje z jiných živých a fyzických systémů. To rychle transformuje planetu zvýšením skleníkových plynů v atmosféře a zavedením dalších škodlivých znečišťujících látek a také zničením fyzických systémů a ekosystémů.

Země v současné době uvízla ve stádiu nezralé technosféry, uvedli vědci. Náš pokrok ve výrobě energie nám umožňuje dosáhnout některých pozoruhodných technologií, ale tyto akce významně mění planetu. „Naše technosféra z dlouhodobého hlediska pracuje sama proti sobě. Je to formálně hloupé,“ napsali vědci. „Celou planetu nechává bez vedení a míří do nového a neprobádaného území.“

Pokud Země někdy dosáhne stadia vyspělé technosféry – klíčový čin, který by znamenal, že Země je „inteligentní“ – technologie na našem modrém bodu postoupí do bodu, kdy nebude vyžadovat planetární energii a zdroje a místo toho bude možné ji použít k opravám a opravám. zlepšit systémy, které ničil. To by umožnilo technosféře vyvíjet se společně s biosférou způsobem, který umožňuje oběma prosperovat. 

„Byla by to technosféra zakořeněná v biosféře, která je sama o sobě zakořeněna v jiných planetárních systémech – technosféra, která sama udržuje celý systém Země,“ napsali vědci.

Poslední překážka 

Postup do poslední fáze planetární inteligence je pro výzkumníky víc než jen kuriozita – je to nutnost. Věří, že to může být jediný způsob, jak zabránit klimatické katastrofě, která se stále blíží kvůli nevyzrálosti naší technosféry. 

„Lidstvo stojí v nejnáročnějším okamžiku evoluce naší i naší planety,“ napsali vědci. Je „chycen v klimatické krizi způsobené naším předpokládaným pokrokem jako civilizace“. 

Přemýšlení o inteligenci v širším měřítku by nám však mohlo pomoci tento problém vyřešit. „Uvědomit si, jak by mohla být definována a chápána inteligence planety, pomáhá trochu osvětlit budoucnost lidstva na této planetě – nebo její nedostatek,“ napsali vědci.

Není však jasné, jak přesně bychom měli postupovat při rozvoji naší technosféry, jaké další objevy nebo průlomy musíme udělat, abychom toho dosáhli. „Otázkou za milion dolarů je zjistit, jak planetární inteligence vypadá a znamená pro nás v praxi, protože zatím nevíme, jak přejít do vyspělé technosféry,“ hlavní autor Adam Frank, astrofyzik z Rochesterské univerzity v New Yorku, uvedl v prohlášení.

Existuje však naděje, že lidé mohou pomoci planetě udělat poslední krok k inteligenci, protože jsme dost chytří na to, abychom si uvědomili, že je to dokonce možnost. „Lidé jsou přinejmenším dostatečně inteligentní na to, aby pochopili katastrofální směr, kterým se ubíráme,“ napsali vědci. „Tato úroveň sebeuvědomění otevírá určitou možnost volby.“

V minulosti lidstvo učinilo některá rozhodnutí, která jsou přínosem pro planetu, jako například v roce 1987 založení Montrealského protokolu, ve kterém země po celém světě souhlasily se zákazem nebezpečných chemikálií, které ničily ozonovou vrstvu. „To byl možná první příklad toho, jak by mohla vypadat nová verze planetární inteligence,“ napsali vědci.

Mimozemské technopodpisy 

Studie vědců se zaměřuje především na cestu Země k inteligenci. Ale stejná propojenost mezi životem a hostitelskými planetami bude pravděpodobně stejná na všech cizích světech, které mohou skrývat život jinde ve vesmíru. 

„Zjistili jsme, že vesmír se hemží světy, z nichž mnohé mohou hostit život a dokonce i inteligenci,“ napsali vědci. Současné hledání inteligence se však obvykle zaměřuje na to, zda planety mohou skrývat inteligentní život, a ne na to, zda jsou planety samy inteligentní, dodali.

Většina lovců mimozemského života se soustředí na hledání důkazů o inteligentním druhu, který zasahuje ven, jako jsou rádiové signály. Ale příklady planetární inteligence, známé jako technosignatury, jsou spíše na samotných planetách, jako jsou solární panely nebo znečištění.

„Pochopení planetární inteligence by mohlo pomoci ukázat cestu k poznání, jaké technopodpisy bychom měli hledat, a také jak je hledat,“ napsali vědci. Frank je nyní hlavním řešitelem prvního projektu NASA, který hledá jiné než rádiové technopodpisy, podle prohlášení. 

Zdroj: Livescience

PHP Code Snippets Powered By : XYZScripts.com
Přehled ochrany osobních údajů

Tyto webové stránky používají soubory cookies, abychom vám mohli poskytnout co nejlepší uživatelský zážitek. Informace o souborech cookie se ukládají ve vašem prohlížeči a plní funkce, jako je rozpoznání, když se na naše webové stránky vrátíte a pomáhají našemu týmu pochopit, které části webových stránek považujete za nejzajímavější a nejužitečnější.