Um novo estudo foi publicado em Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) sugere que neurônios humanos individuais podem realizar cálculos muito mais complexos do que os neurônios de outros mamíferos. A descoberta oferece uma nova perspectiva sobre o que torna o cérebro humano tão incomum.
Como o cérebro humano produz habilidades como linguagem, imaginação, matemática e invenção?
Durante décadas, os cientistas observaram o enorme tamanho e conectividade do Norte. O cérebro humano contém cerca de 100 bilhões de neurônios, que estão conectados por uma vasta rede de conexões. No entanto, novas pesquisas indicam que outra parte importante da explicação pode ser encontrada, numa escala muito menor, nas notáveis capacidades de processamento de células cerebrais individuais.
Neurônios humanos são poderosos processadores de informação
Os pesquisadores descobriram que os neurônios no córtex humano funcionam como unidades de processamento de informações significativamente mais complexas (“microchips”) do que células comparáveis em outros mamíferos. Os resultados levantam a possibilidade de que os blocos de construção individuais do córtex humano sejam extraordinariamente poderosos, o que pode ajudar a explicar como os humanos desenvolveram capacidades cognitivas extraordinárias.
Esta pesquisa foi liderada pelo professor pesquisador da Universidade Hebraica. Idan Segev e Mickey London com os alunos de doutorado Ido Aizenbad e Daniela Yoelli no Edmund and Lily Safra Center for Brain Sciences (ELSC). A equipe também colaborou com o professor Chris de Kock, da Universidade Livre de Amsterdã.
“As pessoas muitas vezes pensam no neurônio como um simples interruptor que pode ser ligado ou desligado”, disse Segev. “O que mostramos é que um neurônio humano é em si um dispositivo de computação excepcionalmente sofisticado.”
Medindo o poder computacional de uma célula cerebral
Para testar quantos cálculos um único neurônio pode realizar, os pesquisadores criaram um novo método para medir a complexidade computacional de células cerebrais individuais. Eles combinaram modelagem computacional avançada com inteligência artificial para determinar quão difícil seria para uma rede neural artificial (RNA) avançada aprender e reproduzir a relação entre a informação que entra em um neurônio e a resposta que ela produz.
A ideia básica é simples. Se um “gêmeo” artificial requer mais complexidade para imitar o comportamento de um neurônio biológico, o próprio neurônio biológico tem mais poder computacional.
Os resultados revelaram um benefício notável para os neurônios do córtex humano. Suas árvores dendríticas abundantemente ramificadas e características elétricas especializadas permitem que eles realizem cálculos surpreendentemente sofisticados nas informações recebidas, incluindo informações visuais (por exemplo, distinguir entre imagens de gatos e de cães).
Em outras palavras, um neurônio cortical humano individual é muito mais do que um componente básico “liga-desliga”. Cada célula pode servir como uma unidade de computação sofisticada por si só, com capacidades computacionais comparáveis às redes neurais profundas.
Uma nova perspectiva sobre a inteligência humana
As descobertas desafiam a ideia de longa data de que a inteligência surge principalmente do grande número de neurônios no cérebro e das conexões que os ligam. Em vez disso, a investigação sugere que a complexidade dos neurónios individuais também pode ter contribuído significativamente para a evolução da cognição humana.
Os investigadores também desenvolveram uma estrutura sistemática e amplamente aplicável para ligar a estrutura física das células cerebrais ao que essas células são capazes de fazer. Esta abordagem pode ajudar os cientistas a compreender como o cérebro humano gera pensamento, aprendizagem e cognição.
Neurônios humanos podem inspirar nova IA
Estas descobertas também podem afetar o futuro da inteligência artificial. Os principais sistemas de aprendizado de máquina atuais são construídos a partir de unidades artificiais altamente simplificadas. Uma nova investigação aponta para uma possibilidade diferente: a IA inspirada no cérebro, composta por unidades artificiais que são, elas próprias, computacionalmente profundas e poderosas, e que se assemelham mais às capacidades dos neurónios biológicos.
