Skala ludzkiego mózgu

mózg ma około 1011 neuronów i 1,8-3,2 x 101 synaps. Stanowią one prawdopodobnie większość obliczeniowo interesujących zachowań.

wsparcie

liczba neuronów w mózgu

liczba neuronów w mózgu wynosi około 1011. Na przykład, Azevado et al fizycznie policzył je i znalazł 0.6-1 * 1011. Eric Chudler zebrał szacunki z szeregu podręczników, które szacują, że 1-2 x 101⁰ z nich (10% -30%) znajduje się w korze mózgowej.1

Liczba synaps w mózgu

liczba synaps w mózgu jest znana znacznie mniej dokładnie, ale prawdopodobnie wynosi około 101⁴. Na przykład Human-memory.net raporty 101⁴-101⁵ (100 – 1000 bilionów) synaps w mózgu, bez cytowania lub wyjaśnienia. Wikipedia mówi, że mózg zawiera 100 miliardów neuronów, z 7000 połączeń synaptycznych każdy, w sumie 7 x 101⁴ synaps, ale to wydaje się być błędem.2

Liczba synaps w Korie nowej

jednym ze sposobów oszacowania liczby synaps w mózgu jest ekstrapolacja na podstawie liczby w Korie nowej. Według badań stereologicznych, których nie zbadaliśmy, w Korie nowej występuje około 1,4 x 101⁴ synaps.3 jest to w przybliżeniu zgodne z podsumowaniem podręczników Erica Chudlera, które podaje szacunki między 0,6-2,4 x 101⁴ dla liczby synaps w korze mózgowej.4

nie jesteśmy świadomi przekonujących szacunków gęstości synaptycznej poza korą mózgową, a nasze wrażenie jest takie, że szeroko zgłaszane szacunki 101⁴ pochodzą z założenia, że kora nowa zawiera ogromną większość synaps w mózgu. Wydaje się to prawdopodobne, biorąc pod uwagę dużą objętość kory nowej, pomimo faktu, że zawiera ona mniejszość neuronów mózgu. Pod względem objętości około 80% ludzkiego mózgu to kora nowa.5 kora nowa zużywa również około 44% całkowitej energii mózgu, co może być kolejnym rozsądnym wskaźnikiem frakcji synaps w Zawiera.6 więc zgadujemy, że liczba synaps w całym mózgu jest gdzieś pomiędzy 1,3 a 2,3 razy większa niż liczba w korze mózgowej. Z góry kora mózgowa zawiera około 1,4 x 101⁴ synaps, co daje nam 1,8-3,2 x 101.synaps ogółem.

Liczba synaps na neuron

Liczba synaps na neuron znacznie się różni. Według Wikipedii większość neuronów to komórki ziarniste móżdżku, które mają tylko garść synaps, podczas gdy powyższe statystyki sugerują, że przeciętny neuron ma około 1000 synaps. Komórki Purkinje mają do 200 000 synaps.7

liczba komórek glejowych w mózgu

Główny artykuł: sygnalizacja glejowa

wspomniane badanie azevado i in. wykazało około 1011 komórek glejowych (takich samych jak liczba neuronów).

Znaczenie komórek innych niż neurony dla obliczeń w mózgu

Główny artykuł: Sygnalizacja glejowa

wydaje się, że skale czasowe dynamiki glejowej są znacznie dłuższe niż w przypadku dynamiki neuronów. Sandberg i Bostrom piszą: „jednak stałe czasowe dla dynamiki glejowej wapnia są na ogół znacznie wolniejsze niż dynamika potencjałów działania (rzędu sekund lub więcej), co sugeruje, że rozdzielczość czasowa nie musiałaby być tak dobra” (s. 36). Sugeruje to, że rola obliczeniowa komórek glejowych nie jest zbyt duża. Odniesienia do znacznie większej liczby komórek glejowych wydają się być powszechne, ale nie byliśmy w stanie wyśledzić żadnych badań empirycznych potwierdzających te twierdzenia. Nieformalny wpis na blogu sugeruje, że powszechne twierdzenie, że istnieje dziesięć razy więcej komórek glejowych niż neuronów, może być popularnym mitem.

nie jesteśmy świadomi poważnych sugestii, że komórki inne niż neurony lub glej odgrywają obliczeniowo znaczącą rolę w funkcjonowaniu mózgu.

1. całkowita liczba neuronów w korze mózgowej = 10 miliardów (z G. M. Shepherd, Synaptic Organization of the Brain, 1998, str. 6). Jednakże C. Koch wymienia całkowitą liczbę neuronów w korze mózgowej na 20 miliardów (Biofizyka obliczeń. Information Processing in Single Neurons, New York: Oxford Univ. Press, 1999, s. 87).
2. „ludzki mózg ma ogromną liczbę synaps. Każdy ze 1011 (sto miliardów) neuronów ma średnio 7000 połączeń synaptycznych z innymi neuronami. Szacuje się, że mózg trzyletniego dziecka ma około 101⁵ synaps (1 kwadrylion). Liczba ta maleje wraz z wiekiem, stabilizując się przez dorosłość. Szacunki różnią się dla osoby dorosłej, od 101⁴ do 5 x 101 syn synaps (100 do 500 bilionów).”Wikipedia dostępna 13 kwietnia’ 15, cytując ” do we have brain to spare?”. Neurology 64 (12): 2004-5. Nie mamy dostępu do większości prac Drachmana, ale przynajmniej mówi on „w półtora litra ludzkiego mózgu, stereologiczne badania szacują, że istnieje około 20 miliardów neuronów neokortykalnych, ze średnią 7000 połączeń synaptycznych każdy”. Sugeruje to, że strona Wikipedii błędnie przypisuje 7000 połączeń synaptycznych na neuron do mózgu w ogóle, zamiast do kory nowej.
3. „w półtora litra ludzkiego mózgu, stereologiczne badania szacują, że istnieje około 20 miliardów neuronów neokortykalnych, ze średnią 7000 połączeń synaptycznych każdy”.”Czy mamy mózg do oszczędzania?”. Neurology 64 (12): 2004-5.
4. „liczba synaps w korze = 0.15 kwadrylion (Pakkenberg et al., 1997; 2003)…

   …całkowita liczba synaps w korze mózgowej = 60 bilionów (tak, bilionów) (z G. M. Shepherd, The Synaptic Organization of the Brain, 1998, s. 6). Jednak C. Koch wymienia całkowite synapsy w korze mózgowej na 240 bilionów (Biophysics of Computation. Information Processing in Single Neurons, New York: Oxford Univ. Press, 1999, s. 87).”- Chudler, Brain facts and figures

5. Dunbar odwołuje się do pomiarów anatomicznych z 1981 roku i pisze ” o objętości neocortical 1006.5 cc i całkowitej objętości mózgu 1251.8 cc (Stephan et al. 1981), współczynnik kory nowej dla ludzi wynosi CR = 4,1.”(str. 682).
6. „tak więc kora nowa stanowi 44% całkowitego zużycia mózgu.”Lennie, 2003 (str. 495)
7. „liczba synaps wykonanych na komórce Purkinje = do 200 000 – – Chudler, Brain facts and figures