schaal van de menselijke hersenen

de hersenen hebben ongeveer 1011 neuronen en 1,8-3,2 x 101⁴ synapsen. Deze zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor het grootste deel van het computerinteressant gedrag.

ondersteuning

aantal neuronen in de hersenen

het aantal neuronen in de hersenen is ongeveer 1011. Bijvoorbeeld, Azevado et al fysiek geteld hen en gevonden 0.6-1 * 1011. Eric Chudler heeft schattingen verzameld uit een reeks leerboeken, die 1-2 x 101⁰ van deze (10% -30%) in de hersenschors schatten.1

aantal synapsen in de hersenen

het aantal synapsen in de hersenen is veel minder precies bekend, maar is waarschijnlijk ongeveer 101⁴. Bijvoorbeeld: Human-memory.net rapporten 101⁴-101⁵ (100 – 1000 biljoen) synapsen in de hersenen, zonder citaat of verklaring. Wikipedia zegt dat de hersenen 100 miljard neuronen bevatten, met elk 7.000 synaptische verbindingen, voor 7 x 101 syn synapsen in totaal, maar dit lijkt mogelijk fout.2

aantal synapsen in de neocortex

een manier om het aantal synapsen in de hersenen te schatten is door te extrapoleren uit het aantal in de neocortex. Volgens stereologische studies die we niet hebben onderzocht, zijn er ongeveer 1,4 x 101⁴ synapsen in de neocortex.3 Dit komt ruwweg overeen met Eric Chudler ‘ s samenvatting van leerboeken, die schattingen geeft tussen 0,6-2,4 x 101⁴ voor het aantal synapsen in de hersenschors.4

We zijn ons niet bewust van overtuigende schattingen voor synaptische dichtheid buiten de hersenschors, en onze indruk is dat veel gerapporteerde schattingen van 101⁴ zijn afgeleid van de aanname dat de neocortex het grootste deel van de synapsen in de hersenen bevat. Dit lijkt aannemelijk gezien het grote volume van de neocortex, ondanks het feit dat het een minderheid van de neuronen van de hersenen bevat. In volume is ongeveer 80% van de menselijke hersenen neocortex.5 de neocortex verbruikt ook ongeveer 44% van de totale energie van de hersenen, wat een andere redelijke indicator kan zijn van de fractie van synapsen in bevat.6 dus onze gok is dat het aantal synapsen in de hele hersenen ergens tussen 1,3 en 2,3 keer het aantal in de hersenschors is. Van bovenaf bevat de hersenschors ongeveer 1,4 x 101 syn synapsen, dus dit geeft ons 1,8-3,2 x 101⁴ totale synapsen.

aantal synapsen per neuron

het aantal synapsen per neuron varieert aanzienlijk. Volgens Wikipedia, de meerderheid van de neuronen zijn cerebellum korrelcellen, die slechts een handvol synapsen, terwijl de statistieken hierboven suggereren dat het gemiddelde neuron heeft ongeveer 1000 synapsen. Purkinje cellen hebben tot 200.000 synapsen.7

Aantal gliacellen in de hersenen

hoofdartikel: Gliacelsignalen

Azevado et al eerder genoemd onderzoek vond ongeveer 1011 gliacellen (hetzelfde als het aantal neuronen).

relevantie van andere cellen dan neuronen voor berekeningen in de hersenen

hoofdartikel: Gliale signalering

Het lijkt erop dat de tijdschalen van gliale dynamica aanzienlijk langer zijn dan voor neuron dynamics. Sandberg en Bostrom schrijven: “echter, de tijdconstanten voor gliale calciumdynamica zijn over het algemeen veel langzamer dan de dynamica van actiepotentialen (in de Orde van seconden of meer), wat suggereert dat de tijdresolutie niet zo fijn hoeft te zijn” (p. 36). Dit suggereert dat de computationele rol van gliacellen niet te groot is. Verwijzingen naar veel grotere aantallen gliacellen lijken veel voor te komen, maar we konden geen empirisch onderzoek vinden dat deze beweringen ondersteunt. Een informele blog post suggereert dat een gemeenschappelijke bewering dat er tien keer zoveel gliacellen als neuronen een populaire mythe kan zijn.

We zijn ons niet bewust van ernstige suggesties dat andere cellen dan neuronen of glia een rekenkundig belangrijke rol spelen in het functioneren van de hersenen.

1. totaal aantal neuronen in de hersenschors = 10 miljard (uit G. M. Shepherd, The Synaptic Organization of the Brain, 1998, p. 6). Echter, C. Koch geeft het totale aantal neuronen in de hersenschors op 20 miljard (Biofysica van berekening. Information Processing in Single Neurons, New York: Oxford Univ. Press, 1999, blz. 87).
2. ” het menselijk brein heeft een groot aantal synapsen. Elk van de 1011 (honderd miljard) neuronen heeft gemiddeld 7.000 synaptische verbindingen met andere neuronen. Men schat dat de hersenen van een driejarig kind ongeveer 101 syn synapsen (1 biljard) hebben. Dit aantal neemt af met de leeftijd en stabiliseert door volwassenheid. Schattingen variëren voor een VOLWASSENE, variërend van 101⁴ tot 5 x 101⁴ synapsen (100 tot 500 biljoen).”Wikipedia bezocht 13 April’ 15, citerend ” hebben we hersenen te sparen?”. Neurologie 64 (12): 2004-5. We hebben het grootste deel van de Drachman paper nog niet bekeken, maar er staat in ieder geval: “binnen de anderhalve liter van het menselijk brein schatten stereologische studies dat er ongeveer 20 miljard neocorticale neuronen zijn, met een gemiddelde van 7.000 synaptische verbindingen elk”. Dit suggereert dat de Wikipedia-pagina zich vergist in het toekennen van de 7.000 synaptische verbindingen per neuron aan de hersenen in het algemeen in plaats van de neocortex. in stereologische studies wordt geschat dat er ongeveer 20 miljard neocorticale neuronen zijn, met elk gemiddeld 7.000 synaptische verbindingen.”Hebben we hersenen over?”. Neurologie 64 (12): 2004-5.
3. ” aantal synapsen in de cortex = 0,15 biljard (Pakkenberg et al., 1997; 2003)…

   … totaal aantal synapsen in de hersenschors = 60 biljoen (Ja, biljoen) (van G. M. Shepherd, The Synaptic Organization of the Brain, 1998, p. 6). Echter, C. Koch geeft de totale synapsen in de hersenschors op 240 biljoen (Biofysica van berekening. Information Processing in Single Neurons, New York: Oxford Univ. Press, 1999, blz. 87).”- Chudler, Brain facts and figures

4. Dunbar references anatomical measures from 1981 and wrist ” With a neocortical volume of 1006.5 cc and a total brain volume of 1251.8 cc (Stephan et al. 1981), is de neocortex ratio voor de mens CR = 4.1.”(p.682). “neocortex is dus goed voor 44% van de totale consumptie van de hersenen.”Lennie, 2003 (p. 495)
5. “Number of synapses made on a Purkinje cell = up to 200.000 – – Chudler, Brain facts and figures