Jak složitý je mozek? Stavebnice pro fajnšmekry překvapuje vědce i dnes

Pochopit fungování mozku je nesmírně složité i proto, že si jej nemůžeme snadno rozdělit na izolované funkční celky. O tom, že celek je více než jen suma jeho částí, v přednášce hovoří Michal Hadrava.

Již Aristotelés ve své Metafyzice psal o tom, že celek je více než suma částí. O kolik více? Rozdíl mezi celkem a sumou částí se může případ od případu lišit. Například když si dítě hraje s legem, po nějaké době už si umí představit, co vznikne, poskládá-li vybrané kostičky určitým způsobem. Celek v tomto případě není o mnoho více než suma částí, zvláště porovnáme-li lego s jinou stavebnicí: mozkem.

Ing. Michal Hadrava

Jeho domovem na Ústavu informatiky AV ČR je Oddělení nelineární dynamiky a složitých systémů. Jak už název oddělení napovídá, předmětem jeho zkoumání je dynamika tzv. “složitých systémů”, tedy systémů, které charakterizuje schopnost přecházet mezi různými (často diametrálně odlišnými) vzorci uspořádání. Příkladem takového systému je mozek, jehož dynamika, jak se nám jeví například na EEG, vykazuje přechody mezi celou plejádou různých oscilatorních režimů.

V rámci oddělení se podílí na výzkumu vztahu mezi fyzickým propojením jednotlivých částí mozku a synchronizací jejich aktivace zobrazované pomocí fMRI.

Základní (ne však jedinou) stavební jednotkou mozku je neuron. Stejně tak jsou modely jednotlivých neuronů nejmenšími díly stavebnice, ze kterých neurovědci skládají modely mozku. To, že řady neurovědců se neustále rozšiřují o zvídavé duše z tak rozmanitých oborů jako fyzika a strojové učení, naznačuje, že to není jen tak ledajaká stavebnice. Skutečně, neurony dohromady tvoří skládanku, která je nekonečným zdrojem překvapení: jejich pospojováním často vznikne systém, jehož dynamika má pramálo společného s dynamikou jednotlivých neuronů. Jinými slovy, rozdíl mezi celkem a sumou částí je v tomto případě ohromný a mluvíme o tzv. komplexním systému.

Komplexitu naší „stavebnice pro fajnšmekry“ lze ilustrovat příkladem z hudby: jednoduchým propojením pouhých dvou skupin neuronů získáme model, který predikuje emoce vyvolávané jednotlivými tóny. V průběhu přednášky si tento model postupně poskládáme z modelů jednotlivých neuronů a sami na sobě si vyzkoušíme, jak dobře funguje.

Záznamy přednášek předchozích ročníků

Přímé přenosy popularizačních přednášek z Ústavu Informatiky AVČR přenášíme na Technet.cz pravidelně již několik let. Na záznamy přednášek z předchozích ročníků se můžete podívat - kliknutím na odkaz se dostanete na rozcestník.