خلية عصبية بشرية واحدة أقوى بكثير مما يعتقد العلماء

قد تكون الخلايا العصبية البشرية الفردية وحدات حاسوبية أقوى بكثير مما كان مفهوما من قبل.

داخل القشرة البشرية، قد تقوم خلية عصبية واحدة بما هو أكثر بكثير من مجرد اتخاذ قرار بشأن إرسال إشارة أم لا. يشير بحث جديد إلى أن خلية دماغية واحدة يمكنها إجراء عمليات حسابية معقدة بما يكفي لمنافسة عمل شبكة عصبية اصطناعية عميقة.

يتغير هذا الاحتمال حيث قد يبحث العلماء عن أصول القدرات البشرية مثل اللغة والرياضيات والخيال والاختراع. قد لا يعتمد الذكاء على الحجم الهائل للدماغ فحسب، بل أيضًا على ما يمكن أن تنجزه كل خلية من خلاياه الفردية.

لعقود من الزمن، شرح الباحثون إلى حد كبير قوة الدماغ من خلال حجمه واتصاله. يحتوي الدماغ البشري على ما يقرب من 100 مليار خلية عصبية، مرتبطة عبر شبكة واسعة. الأبحاث المنشورة في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS)ومع ذلك، يشير ذلك إلى أن القدرات الاستثنائية للدماغ البشري قد تنشأ أيضًا من المعالجة المتطورة بشكل غير عادي التي تتم داخل الخلايا العصبية الفردية.

قد يبدأ الذكاء داخل الخلايا العصبية المفردة

يبدو أن الخلايا العصبية من القشرة البشرية، وهي الطبقة الخارجية للدماغ المشاركة في التفكير المتقدم، تعمل كوحدات معالجة معلومات معقدة بشكل غير عادي (“الرقائق الدقيقة”). فبدلاً من مجرد جمع الإشارات وإنتاج استجابة بسيطة، يمكنهم الجمع بين المعلومات الواردة من خلال عمليات داخلية معقدة.

يمكن أن يساعد هذا الاحتمال في تفسير كيفية دعم القشرة البشرية للقدرات المعرفية التي تتجاوز تلك الموجودة في الثدييات الأخرى. إذا قامت كل خلية بإجراء المزيد من العمليات الحسابية، فإن الدماغ يكتسب قوة معالجة إضافية قبل أن تنتقل المعلومات عبر شبكته الأوسع.

وأشرف على البحث أساتذة الجامعة العبرية. عيدان سيغيف وميكي لندن، إلى جانب طلاب الدكتوراه إيدو أيزنبود ودانييلا يويلي في مركز إدموند وليلي سفرا لعلوم الدماغ (ELSC). كما شارك في هذا العمل البروفيسور كريس دي كوك من الجامعة الحرة في أمستردام.

قال سيجيف: “يعتقد الناس في كثير من الأحيان أن الخلية العصبية هي مفتاح بسيط يتم تشغيله أو إيقافه”. “ما نظهره هو أن خلية عصبية بشرية واحدة هي في حد ذاتها جهاز حاسوبي متطور للغاية.”

يكشف الذكاء الاصطناعي عن القوة الحاسوبية لكل خلية عصبية

احتاج الباحثون أولاً إلى طريقة متسقة لمقارنة القدرات الحسابية للخلايا العصبية من الثدييات المختلفة. إن مجرد فحص حجم الخلية أو شكلها لن يكشف عن كمية المعلومات التي يمكنها معالجتها.

لقد تعاملوا مع المشكلة عن طريق بناء مقلد رقمي لكل خلية عصبية. باستخدام النمذجة الحاسوبية و الذكاء الاصطناعيلقد اختبروا مدى صعوبة معرفة الشبكة العصبية الاصطناعية (ANN) العلاقة بين الإشارات التي تدخل الخلية العصبية البيولوجية والاستجابة الصادرة.

يمكن نسخ خلية عصبية بسيطة نسبيًا بواسطة نموذج اصطناعي صغير. وتتطلب الخلية البيولوجية الأكثر قدرة شبكة أعمق وأكثر تفصيلاً قبل أن تتمكن النسخة الاصطناعية من إعادة إنتاج سلوكها بدقة.

أعطى اختبار التقليد هذا للباحثين مقياسًا عمليًا لتعقيد الخلايا العصبية. كلما زادت صعوبة تكاثر الخلية العصبية، زادت قوتها الحسابية الظاهرة.

تتفوق الخلايا العصبية البشرية على الثدييات الأخرى

تحتاج الخلايا العصبية القشرية البشرية باستمرار إلى شبكات اصطناعية أكثر تعقيدًا لتقليد سلوكها مقارنة بالخلايا العصبية الموجودة في الثدييات الأخرى. ويبدو أن ميزتها تنشأ جزئيًا من أشجارها التغصنية الغنية بالتفرع، والهياكل التي تستقبل الإشارات من الخلايا المجاورة، ومن خصائصها الكهربائية المميزة.

تسمح هذه الميزات للخلية العصبية بتحليل مجموعات من الإشارات الواردة بدلاً من مجرد جمعها معًا. من حيث المبدأ، يمكن أن يدعم هذا التمييز المطلوب ضمن المعلومات الحسية (على سبيل المثال، التمييز بين صور القطط مقابل صور الكلاب).

تُصور النتائج الخلايا العصبية القشرية البشرية على أنها أكثر من مجرد مكون “متصل ومتوقف”. يمكن لخلية واحدة أن تعمل كنظام حوسبة متعدد الطبقات يتمتع بقدرات مماثلة لتلك الموجودة في الشبكة العصبية العميقة.

يتحدى هذا الاستنتاج الافتراض القديم بأن الذكاء البشري يعتمد بشكل أساسي على عدد الخلايا العصبية وعدد الاتصالات بين الخلايا. ربما يكون التطور المدمج في الخلايا العصبية الفردية قد ساهم أيضًا في تطور الإدراك البشري.

يمكن للخلايا العصبية الاصطناعية الأكثر ذكاءً أن تعيد تشكيل الذكاء الاصطناعي

كما قدم الباحثون إطارًا عامًا لربط السمات الفيزيائية للخلية العصبية بالحسابات التي يمكنها تنفيذها. يمكن أن يساعد هذا النهج العلماء على دراسة كيفية مساهمة البنية الخلوية في التعلم والتفكير وأشكال الإدراك الأخرى.

قد تؤثر النتائج أيضًا على تصميم الذكاء الاصطناعي المستوحى من الدماغ. يتم تجميع معظم الأنظمة الحالية من وحدات اصطناعية مبسطة للغاية، حتى عندما تحتوي الشبكات الناتجة على طبقات عديدة.

يمكن للنماذج المستقبلية بدلاً من ذلك استخدام مكونات صناعية ذات قدرة معالجة أكبر داخل كل وحدة. ومن شأن هذه الأنظمة أن تشبه إلى حد كبير الخلايا العصبية البيولوجية، ويمكن أن تقدم مسارًا مختلفًا لتطوير تكنولوجيا التعلم الآلي الحديثة.

المرجع: “المورفولوجيا التغصنية واللاخطية المتشابكة تعزز التعقيد الوظيفي في الخلايا العصبية القشرية البشرية” بقلم إيدو أيزنبود، ودانييلا يويلي، وديفيد بينياجويف، وكريستيان بي جيه دي كوك، ومايكل لندن، وإيدان سيجيف، 7 يوليو 2026، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2533168123

تم دعم هذا العمل من قبل جائزة منحة الأبحاث البحرية رقم N00014-24-1-2055 وجائزة المنحة رقم N00014-23-1-2051.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.