skala af den menneskelige hjerne

hjernen har omkring 1011 neuroner og 1,8-3,2 gange 101 billets synapser. Disse tegner sig sandsynligvis for størstedelen af beregningsmæssigt interessant opførsel.

Support

antal neuroner i hjernen

antallet af neuroner i hjernen er omkring 1011. Fysisk talt dem og fundet 0.6-1 * 1011. Eric Chudler har indsamlet estimater fra en række lærebøger, som estimerer 1-2 gange 101⁰ af disse (10% -30%) er i hjernebarken.1

antal synapser i hjernen

antallet af synapser i hjernen er kendt meget mindre præcist, men er sandsynligvis omkring 101 L. For eksempel Human-memory.net rapporter 101 L-101 G (100 – 1000 billioner) synapser i hjernen, uden henvisning eller forklaring. Hjernen indeholder 100 milliarder neuroner, med 7.000 synaptiske forbindelser hver, for i alt 7 gange 101 liter synapser, men dette synes muligvis i fejl.2

antal synapser i neokorteksen

en måde at estimere antallet af synapser i hjernen er at ekstrapolere fra antallet i neokorteksen. I henhold til stereologiske undersøgelser, som vi ikke har undersøgt, er der omkring 1,4 gange 101 liter synapser i neokorteksen.3 Dette er nogenlunde i overensstemmelse med Eric Chudlers resume af lærebøger, som giver estimater mellem 0,6-2,4 gange 101 for antallet af synapser i hjernebarken.4

Vi er ikke opmærksomme på overbevisende estimater for synaptisk tæthed uden for hjernebarken, og vores indtryk er, at bredt rapporterede estimater på 101 l er afledt af antagelsen om, at neokorteksen indeholder den store masse synapser i hjernen. Dette synes plausibelt i betragtning af det store volumen af neokorteksen, på trods af at det indeholder et mindretal af hjernens neuroner. I volumen er omkring 80% af den menneskelige hjerne neokorteks.5 neokorteksen forbruger også omkring 44% af hjernens samlede energi, hvilket kan være en anden rimelig indikator for fraktionen af synapser i indeholder.6 så vores gæt er, at antallet af synapser i hele hjernen er et sted mellem 1,3 og 2,3 gange antallet i hjernebarken. Fra oven indeholder hjernebarken omkring 1,4 * 101 liters synapser, så det giver os 1,8-3,2 * 101 i alt synapser.

antal synapser pr.neuron

antallet af synapser pr. neuron varierer betydeligt. Størstedelen af neuroner er cerebellum granulatceller, som kun har en håndfuld synapser, mens ovenstående statistikker tyder på, at den gennemsnitlige neuron har omkring 1.000 synapser. Purkinje-celler har op til 200.000 synapser.7

antal gliaceller i hjernen

Hovedartikel: Glial signalering

aevado et al ovennævnte undersøgelse finder omkring 1011 gliaceller (det samme som antallet af neuroner).

relevans af andre celler end neuroner til beregninger i hjernen

Hovedartikel: Glial signalering

det ser ud til, at tidsskalaerne for glialdynamik er væsentligt længere end for neurondynamik. Sandberg og Bostrom skriver:” tidskonstanterne for glial calciumdynamik er dog generelt langt langsommere end dynamikken i handlingspotentialer (i størrelsesordenen sekunder eller mere), hvilket antyder, at tidsopløsningen ikke behøver at være så fin ” (s. 36). Dette tyder på, at gliacellernes beregningsrolle ikke er for stor. Henvisninger til meget større antal gliaceller ser ud til at være almindelige, men vi var ikke i stand til at spore nogen empirisk forskning, der understøtter disse påstande. Et uformelt blogindlæg antyder, at en almindelig påstand om, at der er ti gange så mange gliaceller som neuroner, kan være en populær myte.

Vi er ikke opmærksomme på seriøse forslag om, at andre celler end neuroner eller glia spiller en beregningsmæssigt vigtig rolle i hjernens funktion.

1. Samlet antal neuroner i hjernebarken = 10 milliarder (fra G. M. Shepherd, den synaptiske Organisation af hjernen, 1998, s. 6). C. Koch viser det samlede antal neuroner i hjernebarken ved 20 milliarder (Biofysik af beregning. Informationsbehandling i enkelte neuroner, Ny York. Presse, 1999, side 87).
2. ” den menneskelige hjerne har et stort antal synapser. Hver af de 1011 (hundrede milliarder) neuroner har i gennemsnit 7.000 synaptiske forbindelser til andre neuroner. Det er blevet anslået, at hjernen hos et treårigt barn har omkring 101 synapser (1 kvadrillion). Dette antal falder med alderen og stabiliseres efter voksen alder. Estimater varierer for en VOKSEN, der spænder fra 101 til 5 gange 101 liter synapser (100 til 500 billioner). 13. April ’15, citerer “har vi hjerne til overs?”. Neurologi 64 (12): 2004-5. Vi har ikke fået adgang til det meste af Drachman-papiret, men det siger i det mindste “inden for halvanden liter af den menneskelige hjerne estimerer stereologiske undersøgelser, at der er cirka 20 milliarder neokortikale neuroner med et gennemsnit på 7.000 synaptiske forbindelser hver”. Dette tyder på, at siden fejler ved at tildele de 7.000 synaptiske forbindelser pr.neuron til hjernen som helhed i stedet for neokorteksen.
3. “inden for halvanden liter af den menneskelige hjerne estimerer stereologiske undersøgelser, at der er cirka 20 milliarder neokortikale neuroner med et gennemsnit på 7.000 synaptiske forbindelser hver”.”Har vi hjerne til overs?”. Neurologi 64 (12): 2004-5.
4. “antal synapser i hjernebarken = 0,15 kvadrillion (Pakkenberg et al., 1997; 2003)…

   …samlet antal synapser i hjernebarken = 60 billioner (Ja, billioner) (fra G. M. Shepherd, den synaptiske Organisation af hjernen, 1998, s. 6). Imidlertid viser C. Koch de samlede synapser i hjernebarken ved 240 billioner (biofysik ved beregning. Informationsbehandling i enkelte neuroner, Ny York. Presse, 1999, side 87).”- Chudler, Hjernefakta og tal

5. Dunbar refererer til anatomiske målinger fra 1981 og skriver ” med et neokortisk volumen på 1006,5 cc og et samlet hjernevolumen på 1251,8 cc (Stephan et al. 1981) er neokorteksforholdet for mennesker CR = 4,1.”(s. 682).
6. “neokorteks tegner sig således for 44% af hjernens samlede forbrug.”Lennie, 2003 (s. 495)
7. ” antal synapser lavet på en Purkinje-celle = op til 200.000 ” – Chudler, Hjernefakta og tal