Nova studija MIT‑a predlaže da astrociti — ćelije koje okružuju neurone — nisu samo pomoćne ćelije, već aktivno učestvuju u skladištenju memorije putem kalcijumskih obrazaca i povratnih petlji sa neuronima. Matematički model pokazuje da uključivanje astrocita omogućava višeneuronske interakcije i znatno veći kapacitet memorije u odnosu na klasične neuron‑samo modele. Autori pozivaju na eksperimentalnu proveru koja bi mogla promeniti razumevanje bolesti pamćenja i inspirisati energetski efikasnije AI arhitekture.
MIT: Astrociti Mogu Biti Ključ Pamćenja — Novi Model Značajno Povećava Kapacitet
A new MIT study suggests astrocytes, once seen as support cells, may play a central role in memory storage and brain capacity. (CREDIT: Shutterstock)
Kako ljudski mozak čuva ogroman broj uspomena dugo je bila otvorena enigma. Nova studija istraživača sa MIT‑a predlaže da odgovor možda leži u astrocitima — zvezdasto oblikovanim ćelijama koje su dugo smatrane samo potporom neuronima.
Do sada su neuroni dominirali objašnjenjima pamćenja: oni šalju električne impulse i menjaju snagu sinapsi kako bi kodirali informacije. Ali mozak sadrži i ogromnu mrežu astrocita koji kontaktiraju hiljade sinapsi i komuniciraju kroz kalcijumske signale i gliotransmitere. Istraživači sa MIT‑a sada tvrde da ti mehanizmi mogu aktivno doprineti skladištenju memorije.
An abstracted version of an astrocyte, showing the astrocyte processes and the synapses. (B) Our mathematical idealization of the minicircuit defined by a single astrocyte. (CREDIT: Proceedings of the National Academy of Sciences)
Šta predlaže studija
Tim predvođen Dmitryjem Krotovom i Leo Kozachkovom razvio je matematički model koji proširuje klasične teorije neuronskih mreža dodajući astrocite kao aktivne učesnike. U centru teorije je koncept tripartitne sinapse — jedinice u kojoj pored dve neuronske ćelije učestvuje i proces astrocita.
Astrociti ne emituju akcione potencijale kao neuroni; oni reaguju promenama u nivou kalcijuma i mogu otpuštati gliotransmitere koji menjaju ponašanje sinapsi. U modelu, obrasci kalcijumske aktivnosti unutar astrocita služe kao dodatni nosioci informacije i omogućavaju višeneuronske, višesinaptičke interakcije koje klasični parovi neuron–neuron ne mogu ostvariti.
For a fixed number of neurons, the neuron–astrocyte network is capable of storing many more memories than the neuron-only network. (CREDIT: Proceedings of the National Academy of Sciences)
Ključni rezultati
Model pokazuje da uključivanje astrocita dramatično povećava kapacitet skladištenja: sistem može pamtiti mnogo više obrazaca nego neuronske mreže koje ne računaju astrocite. Dok raniji modeli rast kapaciteta ostvaruju postepeno sa povećanjem veličine mreže, model sa astrocitima pokazuje brže povećanje kapaciteta, zahvaljujući višerazinskim vezama koje astrociti posreduju.
Jedan astrocit sa mnogobrojnim procesima može delovati kao niz malih računarskih jedinica koje povezuju hiljade sinapsi, čime se postiže visoka efikasnost i bolji odnos informacionog kapaciteta i potrošnje energije.
Error-correcting capabilities of the neuron–astrocyte network, trained with backpropagation, demonstrated with images from the Tiny ImageNet dataset. (CREDIT: Proceedings of the National Academy of Sciences)
„U početku su astrocite smatrali samo ćelijama koje čiste okolinu neurona, ali nema naročitog razloga da evolucija nije iskoristila činjenicu da jedan astrocit može biti u kontaktu sa stotinama hiljada sinapsi i da ih takođe može koristiti za računanje,“ rekao je Jean‑Jacques Slotine (MIT).
Šta sledi — eksperimentalna provera i primene
Iako su rezultati matematički ubedljivi, autori ističu da ostaje hipoteza koja zahteva eksperimentalnu potvrdu. Predloženi testovi uključuju manipulaciju kalcijumske signalizacije u astrocitima i praćenje efekata na učenje i pamćenje. Ako se dokaže uticaj, to bi promenilo pristup neurobiologiji memorije i otvorilo nove terapijske strategije za poremećaje pamćenja poput Alchajmerove bolesti.
Model ima i potencijalne implikacije za veštačku inteligenciju: uvođenje astroci‑sličnih struktura moglo bi povećati efikasnost i kapacitet memorije u računarskim sistemima, kao i doprineti novim arhitekturama inspirisanim mozgom.
Gde je rad objavljen
Rezultati su objavljeni online u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Originalna vest se pojavila na sajtu The Brighter Side of News.
Zaključak: Studija proširuje pogled na to kako mozak može skladištiti informacije — ne samo kroz sinapse između neurona, već i kroz dinamičke obrasce aktivnosti astrocita koji omogućavaju složenije, energetski efikasne oblike kodiranja memorije.
Pomozite nam da budemo bolji.
