az emberi agy skálája

az agy körülbelül 1011 neuronnal és 1,8-3,2 x 101 szinapszissal rendelkezik. Ezek valószínűleg a számítási szempontból érdekes viselkedés nagy részét teszik ki.

támogatás

az agyban lévő neuronok száma

az agyban lévő neuronok száma körülbelül 1011. Például, azevado et al fizikailag megszámolta őket 0.6-1 * 1011. Eric Chudler számos tankönyvből gyűjtött becsléseket, amelyek becslései szerint ezek közül 1-2 x 101no (10% -30%) az agykéregben található.1

az agyban lévő szinapszisok száma

az agyban lévő szinapszisok száma sokkal kevésbé pontosan ismert, de valószínűleg körülbelül 101. Például Human-memory.net jelentések 101 ili-101 (100 – 1000 billió) szinapszis az agyban, idézet vagy magyarázat nélkül. A Wikipedia szerint az agy 100 milliárd neuront tartalmaz, egyenként 7000 szinaptikus kapcsolattal, összesen 7 x 101 szinapszisra, de ez valószínűleg hibásnak tűnik.2

a szinapszisok száma a neocortexben

az agyban lévő szinapszisok számának becslésének egyik módja az, hogy extrapoláljuk a neocortexben lévő számból. Az általunk nem vizsgált sztereotípiás vizsgálatok szerint a neocortexben körülbelül 1,4 x 101 szinapszis található.3 ez nagyjából összhangban van Eric Chudler tankönyvek összefoglalásával, amely 0,6-2,4 x 101, közötti becsléseket ad az agykéregben lévő szinapszisok számára.4

nem tudunk meggyőző becsléseket az agykéregen kívüli szinaptikus sűrűségre vonatkozóan, és az a benyomásunk, hogy a széles körben közölt 101-es becslések abból a feltételezésből származnak, hogy a neocortex tartalmazza az agy szinapszisainak nagy részét. Ez valószínűnek tűnik, tekintettel a neocortex nagy mennyiségére, annak ellenére, hogy az agy neuronjainak kisebb részét tartalmazza. Térfogat szerint az emberi agy körülbelül 80% – a neocortex.5 a neocortex az agy teljes energiájának körülbelül 44% – át is elfogyasztja, ami egy másik ésszerű mutatója lehet a szinapszisok frakciójának.6 tehát azt gondoljuk, hogy a szinapszisok száma az egész agyban valahol 1,3-2,3-szorosa az agykéreg számának. Felülről az agykéreg körülbelül 1,4 x 101 szinapszist tartalmaz, tehát ez 1,8-3,2 x 101 teljes szinapszist eredményez.

neurononkénti szinapszisok száma

a neurononkénti szinapszisok száma jelentősen változik. A Wikipedia szerint a neuronok többsége kisagy granulátum sejtek, amelyeknek csak néhány szinapszisa van, míg a fenti statisztikák azt sugallják, hogy az átlagos neuronnak körülbelül 1000 szinapszisa van. A Purkinje sejtek legfeljebb 200 000 szinapszissal rendelkeznek.7

gliasejtek száma az agyban

fő cikk: glias jelátvitel

Azevado et al a fent említett vizsgálat körülbelül 1011 gliasejtet talál (ugyanaz, mint az idegsejtek száma).

a neuronokon kívüli sejtek relevanciája az agy számításaihoz

fő cikk: Glia jelzés

úgy tűnik, hogy a glia dinamikájának időskálája lényegesen hosszabb, mint a neuron dinamikájánál. Sandberg és Bostrom ezt írja: “a gliasalcium dinamikájának időállandói azonban általában sokkal lassabbak, mint az akciós potenciálok dinamikája (másodperc vagy annál nagyobb sorrendben), ami arra utal, hogy az időfelbontásnak nem kell olyan finomnak lennie” (36. o.). Ez arra utal, hogy a gliasejtek számítási szerepe nem túl nagy. Úgy tűnik, hogy a gliasejtek sokkal nagyobb számára való hivatkozások gyakoriak, de nem tudtuk nyomon követni az empirikus kutatásokat, amelyek alátámasztották ezeket az állításokat. Egy informális blogbejegyzés azt sugallja, hogy az a közös állítás, miszerint tízszer annyi gliasejt van, mint az idegsejtek, népszerű mítosz lehet.

nem tudunk olyan komoly javaslatokról, amelyek szerint a neuronokon vagy glia-n kívüli sejtek számítási szempontból jelentős szerepet játszanak az agy működésében.

1. az agykéregben lévő neuronok teljes száma = 10 milliárd (G. M. Shepherd, az agy szinaptikus szervezete, 1998, 6. o.). Azonban C. Koch felsorolja az agykéregben lévő neuronok teljes számát 20 milliárdra (a számítás Biofizikája. Információfeldolgozás egyetlen neuronban, New York: Oxford Univ. Press, 1999, 87. oldal).
2. “az emberi agynak hatalmas számú szinapszisa van. Az 1011 (százmilliárd) Neuron mindegyikének átlagosan 7000 szinaptikus kapcsolata van más neuronokkal. Becslések szerint egy hároméves gyermek agyában körülbelül 101 IBS szinapszis van (1 kvadrillió). Ez a szám az életkorral csökken, felnőttkorra stabilizálódik. A becslések egy felnőtt esetében eltérőek, 101-től kezdve 5 x 101-ig terjedő szinapszisok (100-500 billió).”A Wikipedia április 13 ’15-én érhető el, idézve: “van-e agyunk tartalékolni?”. Neurológia 64 (12): 2004-5. A Drachman-tanulmány nagy részéhez nem férünk hozzá, de legalább azt mondja, hogy “az emberi agy másfél literén belül a sztereotípiás tanulmányok becslése szerint körülbelül 20 milliárd neokortikális neuron van, átlagosan 7000 szinaptikus kapcsolattal”. Ez arra utal, hogy a Wikipedia oldal téved, amikor neurononként 7000 szinaptikus kapcsolatot tulajdonít az agynak a neocortex helyett.
3. “az emberi agy másfél literén belül a sztereológiai vizsgálatok becslése szerint körülbelül 20 milliárd neokortikális neuron van, átlagosan 7000 szinaptikus kapcsolattal”.”Van-e agyunk tartalékolni?”. Neurológia 64 (12): 2004-5.
4. ” a szinapszisok száma a kéregben = 0,15 kvadrillió (Pakkenberg et al., 1997; 2003)…

   … az agykéregben a szinapszisok teljes száma = 60 billió (igen, billió) (G. M. Pásztor, az agy szinaptikus szervezete, 1998, 6. o.). C. Koch azonban felsorolja az agykéreg teljes szinapszisát 240 trillió (a számítás Biofizikája. Információfeldolgozás egyetlen neuronban, New York: Oxford Univ. Press, 1999, 87. oldal).”- Chudler, agyi tények és adatok

5. Dunbar anatómiai mérésekre hivatkozik 1981-ből, és azt írja: “1006,5 köbcentis neokortikális térfogattal és 1251,8 köbcentis agytérfogattal (Stephan et al. 1981), az emberek neocortex aránya CR = 4,1.”(682. o.).
6. ” így a neocortex az agy teljes fogyasztásának 44% – át teszi ki.”Lennie, 2003 (495. o.)
7. ” Purkinje sejten készített szinapszisok száma = legfeljebb 200 000 ” – Chudler, agyi tények és számok