המוח שלך מנהל תזמורות מרובות של מידע בו זמנית. אודיו מואר, CC BY
המוח האנושי שולח מאות מיליארדי אותות עצביים בכל שנייה. זה הישג מורכב במיוחד.
מוח בריא חייב ליצור מספר עצום של קשרים נכונים ולהבטיח שהם יישארו מדויקים במשך כל תקופת העברת המידע - זה יכול לקחת שניות, שב"זמן המוח "ארוך למדי.
איך כל אות מגיע ליעדו המיועד?
האתגר עבור המוח שלך דומה למה שאתה מתמודד איתו כשאתה מנסה לנהל שיחה במסיבת קוקטיילים רועשת. אתה מסוגל להתמקד באדם שאתה מדבר איתו ול"השתיק "את הדיונים האחרים. תופעה זו היא שמיעה סלקטיבית - מה שמכונה אפקט מסיבת קוקטייל.
כשכולם במסיבה גדולה וצפופה מדברים באותה עוצמה בערך, רמת הקול הממוצעת של האדם שאיתו אתה מדבר שווה בערך לרמה הממוצעת של כל הפטפוטים של שאר החוגגים ביחד. אם זו הייתה מערכת טלוויזיה בלווין, איזון זהה בערך של אות ורעש רצוי יביא לקליטה לקויה. עם זאת, איזון זה מספיק טוב בכדי לאפשר לך להבין שיחה במסיבה שוקקת.
איך המוח האנושי עושה את זה, מבדיל בין מיליארדי "שיחות" מתמשכות בתוכו וננעל על אות מסוים למסירה?
המחקר של הצוות שלי ברשתות הנוירולוגיות של המוח מראה שישנן שתי פעילויות התומכות ביכולתו ליצור קשרים אמינים בנוכחות רעשי רקע ביולוגיים משמעותיים. אף על פי שמנגנוני המוח מורכבים למדי, שתי פעילויות אלה פועלות כמה שמהנדס חשמל מכנה פילטר תואם - אלמנט עיבוד המשמש במערכות רדיו בעלות ביצועים גבוהים, וכיום ידוע שהוא קיים בטבע.
נוירונים שרים בהרמוניה
בואו נקדיש רגע להתמקד רק באחד ממאות מיליארדי סיבי העצבים במוח האנושי, שרבים מהם פעילים בדרך כלל בכל נקודת זמן נתונה. כולם עושים את שלהם כדי לבצע תהליכי חשיבה שמאפשרים לבני אדם לתפקד בהצלחה ולפעול בצורה משמעותית זה עם זה - יכולות תומכות כמו אוריינטציה, תשומת לב, זיכרון, פתרון בעיות ותפקוד ביצוע.
צוות המחקר שלי פיתח מודל המתרגם פעילות מוחית ביולוגית לתחום הנשמע האנושי, אז אנחנו יכול לשמוע את המוח בעבודה. הנה איך שנשמע סיב עצבי יחיד שמשדר את האות שלו בסביבה אידיאלית ונטולת רעשים:
כאשר סיב העצב הנבחר הזה מעביר אות ליעדו היעד במקומות אחרים במוח, זה עומד על רקע רעש הרקע הנגרם מפעילותם של כל הסיבים הפעילים האחרים. הנה הצליל של אותו סיב שקוע כעת במסיבת הקוקטיילים של המוח:
רעש הרקע במוח מגרה אוכלוסיה קטנה של סיבי עצב אחרים סביב סיב העצב שבחרנו ל לסנכרן ולהעביר בערך את אותו המסר. סנכרון זה מפחית את השפעת הרעש ומשפר את בהירות האות.
זה עושה את העבודה, אבל לא מושלם. זה דומה לקולות רבים ששרים בהרמוניה. כל קול מקרין צלילים בתדרים הייחודיים שלו בכל רגע ורגע, כאשר סך כל הקולות מאריך את טווח התדרים של כל קול בודד. תחשוב על מקהלה שממלאת אולם מוסיקה בשיר שלו, בניגוד לסולן שר רק חלק אחד. אסטרטגיה זו מעשירה את תוכן התדרים, מעלה את רמת האות המשודר ומעלה את איכות הקליטה.
מדענים מתארים תופעה זו כהופעת קשר, או צימוד, בין תת מערכות מופרדות פיזית של סיבי עצב. זה יוצר מערכת דינמית גדולה יותר. הרעיון אינו שונה כל כך מהתעלומה בת 350 השנים, שנפתרה לבסוף, כיצד שעוני מטוטלת מותקן על אותו קיר מסונכרן באמצעות כוחות פיזיים קטנים המופעלים על הקורה התומכת.
עמיתי ואני מאמינים שאותה יכולת "להסתנכרן" עלולה להוביל לגילוי טיפולים טיפוליים לא פולשניים להפרעות נוירולוגיות כגון טרשת נפוצה. זה יכול להתבצע באמצעות מכשיר נוירומודולטור לא פולשני על פני הקרקפת כדי לספק כוחות שדה חשמליים קטנים ולא פיזיים בהתאמה אישית לאזור המוח. מושפע מהמחלה. על ידי שינוי לא-פולשני של אותות המוח של המטופל, כוחות השדה החשמליים הללו ייצרו סביבת רשת נוירולוגית בריאה יותר להעברת מידע.
כמו התופים בלהקה, גלי המוח עוזרים 'לשמור על הקצב'. ג'וש סורנסון / אנספלש, CC BY
מוח שמגלגל את התופים
הדרך השנייה שהמוח חותך את עומס האות היא מה שמדעני המוח מכנים כמפתח המסירה. זה התפקיד שמילא המקצבים הטבעיים של המוח, הידוע בכינויו גלי מוח.
מקצבי מוח אלה נוצרים על ידי תאי עצב היורים בדפוסים ספציפיים, וגורמים לגלי פעילות חשמלית בתדרים נמוכים מאוד, הנעים בין 0.5 ל -140 מחזורים בשנייה. לשם השוואה, סמארטפונים פועלים בסביבות 5,000,000,000 מחזורים לשנייה. הגלים שעוזרים להעביר אות ליעד בסביבה הרועשת של המוח נראים כמו גלי אלפא, 8 עד 13 מחזורים בשנייה, או גלי בטא, 13 עד 32 מחזורים לשנייה.
במעבדה שלי אנו מתייחסים לפעילות השנייה הזו כמו "לגלגל את התופים". תדר גלי המוח דומה לזה של תת הבס או תוף הבס המשמש לציון או שמירה על זמן במוזיקה צבאית, רוק, פופ, ג'אז ותזמורת מסורתית.
מקצבים בתדרים נמוכים אלה משמשים כמפתח מסירה שמתרשם מהאות המשודר כתדר נוסף. זה בערך כמו אותות GPS לסנכרן רשתות טלקומוניקציה. נניח כי אות גלי המוח או מפתח המסירה הוא 10 מחזורים לשנייה. משך הזמן של מחזור אחד הוא עשירית שנייה, ולכן מפתח המסירה נותן סמן זמן בנקודת הקליטה כל עשירית שנייה.
סמן זמן זה מועיל ביותר בקליטה מדויקת של האות המשודר. באופן מכריע, מפתח מסירה זה רק פותח או מפעיל את הנעילה בנקודת הקליטה המיועדת. הרעיון אינו שונה כל כך משימוש בסיסמה בכדי לקבל גישה לתוכן ספציפי.
מדעני המוח מאמינים כי נעשה שימוש בבחירת מפתח המסירה תלוי במצב הפרט. לדוגמא, גלי אלפא קשורים למנוחה ערה בעיניים עצומות. גלי בטא קשורים לתודעה ערה וריכוז רגילים.
מדענים מניחים שהקשורה לכל מפתח מסירה, או קצב מוח, היא רשימה של פונקציות קוגניטיביות התואמות את מצבו של הפרט. כך, למשל, לאות שנשלח עם 10 מחזורים לשנייה קצב מוח אלפא גל המושפע עליו כבר מקודד מידע על מנוחה ערה.
גלי מוח של פעילות חשמלית היו זוהה לפני כמעט 100 שנה, וחוקרים לומדים כל הזמן עוד עליהם ועל תפקידם בהתנהגות ובתפקוד המוח.
כדי לשפר את מערכות הטלקומוניקציה, החוקרים יכולים ללמוד כיצד המוח מבצע את עבודתו. מריו קרסו / אנספלש, CC BY
דוגמנות מערכות מובנות על המוח
למחקר של המעבדה שלי ברשתות נוירולוגיות יש השלכות לא רק על הבנת המוח האנושי ועל פיתוח הליכי אבחון לא פולשניים וטיפולים טיפוליים למגוון תקלות נוירולוגיות, אלא גם על תכנון מערכות משופרות לטלקומוניקציה, נטוורקינג, אבטחת סייבר, בינה מלאכותית ורובוטיקה.
למשל, המוח האנושי מדגים עד כמה יכולות להיות עיצובי מערכות רשת טלקומוניקציה מתקדמים יותר. רשתות סלולר 5G מקווה לשרת כמיליון מכשירים בקילומטר מרובע. לעומת זאת, המוח האנושי יכול ליצור במהירות לפחות מיליון חיבורים בתוך a סנטימטר מעוקב של רקמת מוח.
תכנון מערכות רשת הטלקומוניקציה של ימינו מוגבל מכיוון שהן בעצם נובעות מעקרונות תחום אחד - הנדסת חשמל ומחשבים. אפילו המעגלים הפשוטים ביותר של המוח, סיבי העצבים, שהם כמו הקישורים ברשת טלקומוניקציה, פועלים בדרכים מורכבות ביותר על פי עקרונות משולבים של ביולוגיה, הנדסת כימיה, הנדסת מכונות והנדסת חשמל ומחשבים.
תכנון מערכות דומות ביכולתן למוח האנושי ידרוש גישה הרבה יותר תחומית המשתקפת בקבוצת המחקר שלי - צוות של מומחים ברפואה, מדעי החיים, הנדסה וחומרים מתקדמים - ו מחקר שותפים.
על המחבר
סלבטורה דומניק מורג'רה, פרופסור להנדסת חשמל והנדסה ביולוגית, אוניברסיטת דרום פלורידה
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים על שיפור ביצועים מרשימת הנמכרים ביותר של אמזון
"שיא: סודות מהמדע החדש של המומחיות"
מאת אנדרס אריקסון ורוברט פול
בספר זה, המחברים מסתמכים על מחקרם בתחום המומחיות כדי לספק תובנות כיצד כל אחד יכול לשפר את הביצועים שלו בכל תחום בחיים. הספר מציע אסטרטגיות מעשיות לפיתוח מיומנויות והשגת שליטה, תוך התמקדות בתרגול מכוון ובמשוב.
"הרגלים אטומיים: דרך קלה ומוכחת לבנות הרגלים טובים ולשבור הרגלים רעים"
מאת ג'יימס קליר
ספר זה מציע אסטרטגיות מעשיות לבניית הרגלים טובים ושבירת הרגלים רעים, תוך התמקדות בשינויים קטנים שיכולים להוביל לתוצאות גדולות. הספר מסתמך על מחקר מדעי ודוגמאות מהעולם האמיתי כדי לספק עצות שימושיות לכל מי שמחפש לשפר את הרגליו ולהשיג הצלחה.
"מיינדסט: הפסיכולוגיה החדשה של הצלחה"
מאת קרול ס. דואק
בספר זה, קרול דווק חוקרת את מושג הלך הרוח וכיצד הוא יכול להשפיע על הביצועים וההצלחה שלנו בחיים. הספר מציע תובנות לגבי ההבדל בין הלך רוח קבוע לצורת חשיבה צמיחה, ומספק אסטרטגיות מעשיות לפיתוח חשיבה צמיחה והשגת הצלחה רבה יותר.
"כוחו של ההרגל: למה אנחנו עושים מה שאנחנו עושים בחיים ובעסקים"
מאת צ'רלס דוהיג
בספר זה, צ'ארלס דוהיג חוקר את המדע מאחורי היווצרות הרגל וכיצד ניתן להשתמש בו כדי לשפר את הביצועים שלנו בכל תחומי החיים. הספר מציע אסטרטגיות מעשיות לפיתוח הרגלים טובים, שבירת הרגלים רעים ויצירת שינוי מתמשך.
"חכם יותר מהר יותר טוב יותר: הסודות של להיות פרודוקטיבי בחיים ובעסקים"
מאת צ'רלס דוהיג
בספר זה, צ'ארלס דוהיג חוקר את מדע הפרודוקטיביות וכיצד ניתן להשתמש בו כדי לשפר את הביצועים שלנו בכל תחומי החיים. הספר מסתמך על דוגמאות ומחקרים מהעולם האמיתי כדי לספק עצות מעשיות להשגת פרודוקטיביות והצלחה רבה יותר.
