Die Studie basiert auf der Annahme, dass Erinnerungen in einem mehrdimensionalen konzeptuellen Raum organisiert sind. Die Ergebnisse zeigen, dass es so effizienter arbeiten kann.
Ein Forscherteam des Skoltech-Instituts hat ein mathematisches Modell des Gedächtnisses entwickelt, das davon ausgeht, dass das menschliche Gehirn effizienter arbeiten könnte, wenn es sieben statt fünf Sinne hätte. Die in der Zeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlichte Arbeit liefert neue Erkenntnisse über Lernen, Gedächtnis und die Entwicklung von Systemen künstlicher Intelligenz mit höherer Rechenleistung.
Die Studie basiert auf der Idee, dass Erinnerungen in einem mehrdimensionalen konzeptuellen Raum organisiert sind, in dem jedes Konzept oder jede Engramm durch verschiedene sensorische Eigenschaften gekennzeichnet ist. Den Berechnungen zufolge erreicht die Speicherkapazität des Gehirns ihr Maximum, wenn es in einem siebendimensionalen System arbeitet, was dem Vorhandensein von sieben verschiedenen Sinnen für die Informationsverarbeitung entspricht.
Professor Nikolai Brilliantov vom Skoltech AI Center und Mitautor der Arbeit erklärte, dass dieses Ergebnis aus einer theoretischen Analyse des Verhaltens von Engrammen hervorgegangen ist. „Es scheint, dass, wenn jedes im Gedächtnis gespeicherte Konzept durch sieben Merkmale (und nicht beispielsweise durch fünf oder acht) charakterisiert wird, die Anzahl der verschiedenen Objekte, die im Gedächtnis gespeichert sind, maximiert wird“, erklärte der Forscher.
Jenseits der fünf traditionellen Sinne
Die klassischen Sinne (Sehen, Hören, Schmecken, Riechen und Tasten) könnten nicht ausreichen, damit das Gehirn sein volles Potenzial entfalten kann. Dieses Modell geht davon aus, dass die Hinzufügung von zwei zusätzlichen Wahrnehmungskanälen das Verständnis der Umgebung erweitern und das Gedächtnis verbessern würde. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Menschen in Zukunft einen Sinn für Strahlung oder magnetische Felder entwickeln können, was neue Horizonte in der sensorischen Wahrnehmung eröffnen würde.
Brilliant betonte, dass diese Entdeckungen auch praktische Anwendungen finden könnten. „Unsere Ergebnisse könnten für die Robotik und die Theorie der künstlichen Intelligenz von Bedeutung sein“, sagte er. Dem Forscher zufolge würde die Einbeziehung neuer Wahrnehmungskanäle es künstlichen Systemen ermöglichen, Daten effizienter zu verarbeiten und zu speichern und sich damit der Funktionsweise des menschlichen Geistes anzunähern.
Engramme, Lernen und Vergessen
Das Modell basiert auf einem etablierten Ansatz in der Neurobiologie, bei dem Engramme Sätze gleichzeitig aktivierter Neuronen darstellen, die Erinnerungen kodieren. Diese Engramme entwickeln sich im Laufe der Zeit weiter und verstärken oder schwächen Verbindungen, je nachdem, wie oft sie durch äußere Reize reaktiviert werden. Auf diese Weise bildet das Modell die Lern- und Vergessensprozesse des menschlichen Gehirns nach.
Im Rahmen einer mathematischen Analyse haben die Forscher herausgefunden, dass Engramme dazu neigen, einen stationären Zustand zu erreichen, in dem das Gedächtnis eine ausgewogene Verteilung von Konzepten erreicht. In diesem Moment ist die Fähigkeit, Informationen zu speichern, am größten, wenn der konzeptuelle Raum in sieben Dimensionen organisiert ist. Dieses Verhältnis blieb in allen durchgeführten Simulationen konstant, was vermuten lässt, dass die Zahl Sieben eine unverzichtbare Eigenschaft des Gedächtnisses ist.
