Scale Of The Human Brain

hjernen har ca 1011 nevroner og 1,8-3,2 x 101 lavere synapser. Disse står trolig for flertallet av beregningsmessig interessant oppførsel.

Støtte

Antall nevroner i hjernen

antall nevroner i hjernen er omtrent 1011. For eksempel, Azevado et al fysisk talt dem og funnet 0.6-1 * 1011. Eric Chudler har samlet estimater fra en rekke lærebøker, som anslår 1-2 x 101⁰ av disse (10%-30%) er i hjernebarken.1

antall synapser i hjernen

antallet synapser i hjernen er kjent mye mindre presist, men er sannsynligvis omtrent 101. For eksempel Human-memory.net rapporter 101%-101% (100-1000 billioner) synapser i hjernen, uten henvisning eller forklaring. Wikipedia sier at hjernen inneholder 100 milliarder nevroner, med 7000 synaptiske forbindelser hver, for totalt 7 x 101% synapser, men dette virker muligens feil.2

antall synapser i neocortex

En måte å estimere antall synapser i hjernen er å ekstrapolere fra tallet i neocortex. Ifølge stereologiske studier som vi ikke har undersøkt, er det rundt 1, 4 x 101 igjen synapser i neocortex.3 dette er omtrent i samsvar Med Eric Chudlers oppsummering av lærebøker, som gir estimater mellom 0,6 – 2,4 x 101 # for antall synapser i hjernebarken.4

vi er ikke klar over overbevisende estimater for synaptisk tetthet utenfor hjernebarken, og vårt inntrykk er at mye rapporterte estimater på 101 år er avledet fra antagelsen om at neocortex inneholder den store hoveddelen av synapser i hjernen. Dette virker plausibelt gitt det store volumet av neocortex, til tross for at det inneholder et mindretall av hjernens nevroner. I volum er rundt 80% av den menneskelige hjernen neocortex.5 neocortex bruker også rundt 44% av hjernens totale energi, noe som kan være en annen rimelig indikator på brøkdel av synapser i inneholder.6 så vårt gjetning er at antall synapser i hele hjernen er et sted mellom 1, 3 og 2, 3 ganger tallet i hjernebarken. Fra oven inneholder hjernebarken rundt 1,4 x 101% synapser, så dette gir oss 1,8-3,2 x 101% totale synapser.

antall synapser per nevron

antall synapser per nevron varierer betydelig. Ifølge Wikipedia er flertallet av nevroner cerebellumgranulceller, som bare har en håndfull synapser, mens statistikken ovenfor tyder på at gjennomsnittlig nevron har rundt 1000 synapser. Purkinje-celler har opptil 200 000 synapser.7

Antall glialceller i hjernen

Hovedartikkel: Glial signalering

Azevado et al nevnte undersøkelse finner om 1011 glialceller (det samme som antall nevroner).

Relevans av andre celler enn nevroner til beregninger i hjernen

Hovedartikkel: Glial signalering

det ser ut til at tidsskalaene for glialdynamikk er vesentlig lengre enn for nevrondynamikk. Sandberg og Bostrom skriver: «imidlertid er tidskonstantene for glialkalsiumdynamikk generelt langt langsommere enn dynamikken i handlingspotensialene (i rekkefølge av sekunder eller mer), noe som tyder på at tidsoppløsningen ikke trenger å være så fin» (s. 36). Dette antyder at beregningsrollen til glialceller ikke er for stor. Referanser til mye større antall glialceller ser ut til å være vanlige, men vi klarte ikke å spore opp empirisk forskning som støtter disse påstandene. Et uformelt blogginnlegg antyder at en vanlig påstand om at det er ti ganger så mange glialceller som nevroner, kan være en populær myte.Vi er ikke klar over seriøse forslag om at andre celler enn nevroner eller glia spiller en beregningsmessig viktig rolle i hjernens funksjon.

1. Totalt antall nevroner i hjernebarken = 10 milliarder (Fra G. M. Shepherd, Den Synaptiske Organisasjonen Av Hjernen, 1998, s. 6). Men C. Koch viser totalt antall nevroner i hjernebarken på 20 milliarder kroner (Biofysikk Av Beregning. Informasjonsbehandling I Enkle Nevroner, New York: Oxford Univ. Trykk, 1999, side 87).
2. » den menneskelige hjerne har et stort antall synapser. Hver av de 1011 (hundre milliarder) nevronene har i gjennomsnitt 7000 synaptiske forbindelser til andre nevroner. Det er anslått at hjernen til et treårig barn har ca.101 signatursynapser (1 kvadrillion). Dette tallet avtar med alderen, stabiliserende ved voksen alder. Estimatene varierer for en voksen, fra 101 til 5 x 101 (100 til 500 billioner).»Wikipedia åpnet April 13 ’15, siterer» Har vi hjernen til overs ?». Nevrologi 64 (12): 2004-5. Vi har ikke fått tilgang til Det meste Av Drachman-papiret ,men det sier i det minste «i løpet av halvannen liter av menneskets hjerne anslår stereologiske studier at det er omtrent 20 milliarder neokortiske nevroner, med et gjennomsnitt på 7000 synaptiske forbindelser hver». Dette antyder At Wikipedia-siden feiler ved å tildele de 7000 synaptiske forbindelsene per nevron til hjernen som helhet i stedet for neocortex. «innenfor en og en halv liter av menneskets hjerne anslår stereologiske studier at det er omtrent 20 milliarder neokortiske nevroner, med et gjennomsnitt på 7000 synaptiske forbindelser hver».»Har vi hjerne til overs?». Nevrologi 64 (12): 2004-5.
3. «Antall synapser i cortex = 0,15 kvadrillion (Pakkenberg et al., 1997; 2003)…

   … Totalt antall synapser i hjernebarken = 60 billioner (ja, billioner) (fra G. M. Shepherd, Den Synaptiske Organisasjonen Av Hjernen, 1998, s. 6). Imidlertid viser C. Koch de totale synapsene i hjernebarken ved 240 billioner (Biofysikk Av Beregning. Informasjonsbehandling I Enkle Nevroner, New York: Oxford Univ. Trykk, 1999, side 87).»- Chudler, Brain facts and figures

4. Dunbar refererer anatomiske målinger fra 1981 og skriver «med et neokortisk volum på 1006,5 cc og et totalt hjernevolum på 1251,8 cc (Stephan et al. 1981), er neocortex-forholdet FOR mennesker CR = 4.1.»(s. 682). «dermed står neocortex for 44% av hjernens totale forbruk.»Lennie, 2003 (s. 495)
5. «Antall synapser laget på En Purkinje-celle = opptil 200 000» – Chudler, Brain facts and figures