Исследователи из Калтеха количественно оценили скорость человеческой мысли: она составляет 10 бит в секунду. Однако сенсорные системы нашего тела собирают данные об окружающей среде со скоростью триллион бит в секунду, что в 100 миллионов раз быстрее, чем наши мыслительные процессы. Это новое исследование открывает новые важные направления исследований для нейробиологов, в частности: почему мы можем думать только об одной вещи за раз, в то время как наши сенсорные системы обрабатывают тысячи входных данных одновременно?

Исследование проводилось в лаборатории Маркуса Майстера, профессора биологических наук имени Энн П. и Бенджамина Ф. Бьяджини, и им руководил аспирант Цзеюй Чжэн. Статья, описывающая исследование, опубликована в журнале Neuron .

Бит — это базовая единица информации в вычислительной технике. Например, типичное соединение Wi-Fi может обрабатывать 50 миллионов бит в секунду. В новом исследовании Чжэн применил методы из области теории информации к огромному количеству научной литературы о человеческом поведении, таком как чтение и письмо, видеоигры и решение кубика Рубика, чтобы вычислить, что люди думают со скоростью 10 бит в секунду.

«Это чрезвычайно малое число», — говорит Мейстер. «Каждый момент мы извлекаем всего 10 бит из триллиона, которые воспринимают наши чувства, и используем эти 10 для восприятия окружающего мира и принятия решений. Это порождает парадокс: что делает мозг, чтобы отфильтровать всю эту информацию?»

В мозге более 85 миллиардов нейронов, треть из которых отвечает за мышление высокого уровня и расположена в коре головного мозга. Отдельные нейроны являются мощными информационными процессорами и могут легко передавать более 10 бит информации в секунду. Но почему они этого не делают? И почему у нас их так много, если мы думаем так медленно? Мейстер предполагает, что, учитывая открытие этого «ограничения скорости» в мозге, нейробиологические исследования должны учитывать эти парадоксы в будущих работах.

Еще одна загадка, которую поднимает новое исследование: почему мозг обрабатывает одну мысль за раз, а не несколько параллельно, как это делают наши сенсорные системы? Например, шахматист, представляющий себе набор будущих ходов, может исследовать только одну возможную последовательность за раз, а не несколько сразу. Исследование предполагает, что это, возможно, связано с тем, как развивался наш мозг.

Исследования показывают, что самые ранние существа с нервной системой использовали свой мозг в первую очередь для навигации, чтобы двигаться к еде и уходить от хищников. Если наш мозг эволюционировал из этих простых систем, чтобы следовать по пути, то имело бы смысл, что мы можем следовать только одному «пути» мысли за раз.

«Человеческое мышление можно рассматривать как форму навигации в пространстве абстрактных концепций», — пишут Чжэн и Мейстер. Команда подчеркивает необходимость будущих исследований того, как это ограничение — одна цепочка мыслей за раз — кодируется в архитектуре мозга.

«Наши предки выбрали экологическую нишу , где мир достаточно медленный, чтобы сделать выживание возможным», — пишут Чжэн и Мейстер. «На самом деле, 10 бит в секунду нужны только в худших ситуациях, а большую часть времени наша окружающая среда меняется гораздо медленнее».

Новая количественная оценка скорости человеческой мысли может опровергнуть некоторые научно-фантастические футуристические сценарии. В течение последнего десятилетия технологические магнаты предлагали создать прямой интерфейс между человеческим мозгом и компьютером, чтобы люди могли общаться быстрее обычного темпа разговора или набора текста. Однако новое исследование предполагает, что наш мозг будет общаться через нейронный интерфейс с той же скоростью 10 бит в секунду.