Megmérték a látás sebességét

Szemeink nagyjából egy gyors Ethernet kapcsolat sebességével közvetítik az információt az agyba. Ez egész gyorsnak hat, a számítást végző kutatók szerint azonban neuronjaink ennél jóval nagyobb teljesítményre is képesek lennének.

A Pennsylvania Egyetem orvosi karának kutatói egy tápanyagokban gazdag folyadékban elhelyezett tengerimalac retinához kapcsoltak elektródákat, majd a retinára képeket vetítettek. Eközben egy számítógép rögzítette a retina azon sejtjeinek aktivitását, melyek a látóidegekhez, az agy vizuális kérgéhez továbbítják az információt - ezek az úgynevezett ganglion sejtek.

A ganglion sejtek

A számítógép elemzése szerint a tengerimalac retina másodpercenkénti 875 kilobites sebességgel továbbította az adatokat, ami az emberi szemre átszámítva 8,75 megabitet jelent másodpercenként, mivel az emberi retina körülbelül tízszer annyi ganglion sejttel rendelkezik, mint a tengerimalacé.

Ahogy már a bevezetőben is említettük, ez közel sem jelenti a maximumot, Vijay Balasubramanian, a tanulmány egyik szerzője szerint neuronjaink szinte minden egyes milliszekundumban képesek lennének egy felvillanásra, ezzel szemben átlagosan másodpercenként mindössze négyet teljesítenek. A kutatók szerint a sebesség az energiahatékonyság oltárán esik áldozatul.

Az emberi agy a teljes testtömeg csupán 2%-át teszi ki, működtetéséhez azonban anyagcserénk 20%-ára van szükség. A neurális átjárók rengeteg energiát emésztenek fel, ami nagyobb sebesség esetén tovább fokozódik. Ennek kompenzálására a természet két csoportra bontotta a retina ganglion sejtjeit, a mozgékonyakra és a lomhákra. A fontos képi információkat a mozgékony sejtek szállítják, ezek észlelik a gyorsan mozgó objektumokat, ahol egyetlen másodperc töredékén akár egy élet is múlhat. Ilyenkor sejtenként 13 bit/s sebességgel jutnak el az adatok a látóidegekhez. A tengerimalacnál a sejtek mindössze 30%-a mozgékony, azaz a munka nagy része a lomha sejtekre hárul, melyek egyenként 6-8 bit/s "sávszélességgel" működnek. Ezek többnyire kevésbé fontos feladatokat végeznek, mint például egy tárgy széleinek észlelése, vagy a látás járás közbeni stabilizálása.

Összességében a kutatók úgy vélik a ganglion sejtek aránytalan eloszlása a retinában egyfajta evolúciós hatékonysági elemzés eredménye. A mozgékony sejtek a vizsgálatok szerint nem túl hatékonyak, míg lomha társaikban minden elektromos impulzuscsúcs 2,1 bit információt szállít, a gyors sejtek csak 1,8 bitre képesek impulzuscsúcsonként, igaz gyakrabban villannak fel. Tehát jóval nagyobb energia befektetésért korántsem kapunk annyival több információt, hogy meg is érje a fáradozást. Balasubramanian szerint ugyanez mehet végbe az agyban is, lehetne sokkal gyorsabban gondolkozni, csak a szervezet nem bírná erővel.