Наноконнектомная верхняя граница изменчивости синаптической пластичности

А вот что меня на днях разозлило — так это история о том, что учёные (тм), якобы, подсчитали объём человеческой памяти и заключили, что он составляет один петабайт.

Это те же студенческие презентации, про которые я уже писал двумя постами ранее. Я даю группам из 3–4 человек многостадийный проект, чтобы познакомить их c механизмом научной публикации: сначала они пишут тезисы и делают доклад, потом эти тезисы я анонимно распределяю между группами, они друг друга рецензируют, а я изображаю редактора и требую ответа на каждый пункт рецензий и коррекции тезисов. Получается в целом хорошо, но, мягко говоря, не всегда.

В данном случае презентация была про коронавирус в тот момент, когда он только начинал выползать из Китая, и буйство безумия в соцсетях кому-то казалось неоправданным. Основная мысль проекта была в том, что всё это из-за фейсбука (мои студенты вообще любят порассуждать о тирании соцсетей в редкие секунды, когда отрываются от экранов), хотя они же сами на своих слайдах показывали данные про десятикратную смертность по сравнению с гриппом, длинный инкубационный период, асимптоматическую передачу и всё остальное. Я, честное слово, не о том, а об одном из их аргументов: мол, "проблема всей этой дезинформации не может быть связана с переизбытком таковой информации, потому что объём человеческой памяти составляет петабайт, а значит, человек может уместить в голове весь интернет".

Я чуть со стула не упал. Что? Как? Какой петабайт? Где эти люди, запомнившие весь интернет? Оказалось, некий учёный (тм) открыл, что мозг запоминает информацию "26 разными способами" и на этом основании этот петабайт вывел. Я сказал, что это бред сивой кобылы. Студенты упёрлись и сказали, что они это прочитали в научной статье.

При детальном рассмотрении оказалось следующее. Студенты прочитали текст на развлекательном сайте livescience.com (https://www.livescience.com/53751-brain-could-store-internet.html), где, как видно, чёрным по белому написано, что мозг может сохранить в себе весь интернет. Текст этот ведёт в пресс-релиз Института Солка в Ла Хойе, а тот — в собственно источник всего этого креатива, статью в рецензируемом, уважаемом и любимом модными и молодёжными учёными мира онлайн-журнале eLife (https://elifesciences.org/articles/10778).

Постараюсь вкратце пересказать этот источник, Bartol et al. 2015. «Память основана на синаптической пластичности, то есть изменениях в силе синапсов (и, соответственно, конфигурации каналов, по которым течёт информация в мозге) в результате опыта. Эта сила синапсов коррелирует с их размером. Обычно если синапс усиливается, он увеличивается, а если ослабляется, то уменьшается. Мы, Bartol et al., взяли набор электронно-микроскопических фотографий гиппокампа и нашли там кучу синапсов. Мы замерили их размер и увидели, что в пределах нейрона синаптические окончания в основном различаются длиной, но не диаметром. Мы замерили эти длины. Вот их распределение от крупных к мелким: как видите, можно найти синапс любой длины в определённых рамках».

Далее авторы проделывают изумительный интеллектуальный пируэт. Выше я обезьянничал, пересказывая статью, но далее цитата: «Согласно теории обнаружения сигнала (Green and Swets, 1966), при соотношении шум-сигнал, равном 1 (этот порог часто используется в психофизических экспериментах), идеальный наблюдатель корректно определит сигнал как более сильный или более слабый в 69% случаев». Вооружившись этим правилом, авторы берут распределение размеров синаптических окончаний и рубят это распределение на дискретные куски так, чтобы «идеальный наблюдатель» мог их отличить две трети раз. Получается двадцать шесть кусков. То есть у синаптического окончания, согласно авторам, не более двадцати шести размеров синапсов, иначе нейрон-сосед их бы не мог отличить друг от друга чаще, чем в двух третях случаев. А если размеров синаптических окончаний двадцать шесть, то в каждом синапсе можно записать 4,7 бита информации, а синапсов у нас столько-то триллионов, и во всём мозге, значит — ПЕТАБАЙТ.

По-моему, такое может написать только человек, который привык думать о компьютерах и совершенно не привык думать о клетках. Предположение о том, что у клетки ровно 26, а не 25 и не 27, вообще чего-нибудь — это почти всегда идиотизм (ок, есть исключения повышенной нумерологической конкретности: 46 хромосом, 9 пар микротрубочек вокруг аксонемы, 1 аксональный бугорок). Дело было бы несколько проще, если бы авторы просто заявили, что есть 26 разных размеров синапсов. Если бы они подсчитали свои размеры синапсов и увидели, что те естественным образом распадаются на 26 групп, то это бы было дико интересно, но совершенно не обязательно означало бы, что синапс содержит 4,7 бит или что «мозг записывает информацию 26 разными способами». Информация записывается в силе синапсов. Вся статья Bartol et al. 2015 основана на том, что размер синапсов коррелирует с их силой. Чем синапс сильнее, тем в среднем он крупнее. Но это ведь не значит, что размер — единственное, что определяет силу синапсов. Любому нейрофизиологу мира предельно ясно, что существуют и другие механизмы изменения силы. Поэтому даже если можно было бы отличить синапс 24-го калибра от синапса 25-го калибра по размеру, нет никаких гарантий, что синапс 24-го калибра не имеет силу, допустим, на 15,6% выше среднего. Короче говоря, как ни крути, а сила синапсов распределена непрерывно, а не дискретно. Это, по-моему, очевидно любому, кто когда-нибудь пытался эту силу замерить и сталкивался с тем хаосом, который представляет из себя состояние нейрона в целом и синаптическая пластичность в частности. Бог не читал Green and Swets, 1966, и ему совершенно плевать на теорию обнаружения сигнала.

Но авторы не заявляют, что синапсов на самом деле 26 размеров. Они заявляют нечто ещё более странное: что «идеальный наблюдатель» может различить в этом непрерывном распределении размеров 26 разных величин. С успехом 69%. То есть нейроны, которые принимают сигналы из этих разнообразных синапсов, при всём желании не сумеют отличить синапс 24 от синапса 25 чаще, чем того позволяет случайность.

Вот тут-то, на мой взгляд, и кроется главная ошибка: авторы со своими цифровыми представлениями о реальности считают, что когда два нейрона общаются между собой, каждое проходящее между ними сообщение должно быть интерпретировано в дискретных, цифровых категориях. Что каждый синапс принимает решение, получает ли он сигнал 24-го калибра или 25-го. На самом деле, конечно, ничего такого синапсы не делают. Если у нейрона тысяча входящих синапсов, и триста из них получают сигнал калибра 24,156, суммарный ответ нейрона будет иным, чем если бы все эти синапсы получали сигнал калибра 24,000, несмотря на то, что каждый отдельно взятый синапс принципиально не может отличить 24,000 от 24,156. Синапсы кодируют информацию аналоговым способом, поэтому оценивать её объём в петабайтах — это как оценивать информацию, заложенную в книге, в килограммах бумаги и милиграммах чернил. Я уж не говорю о том, что между синапсом в гиппокампе и синапсом, допустим, в спинном мозге очень мало общего в плане их способности к запоминанию информации, и в целом по мозгу эта способность опять-таки распределена непрерывно, а не дискретно, так что просто взять и перемножить эти идиотские 4.7 бит на количество синапсов — это просто издевательство над логикой.

Как так получилось, что научная статья пишет такую чушь? Очень просто: рецензенты её не поняли. eLife хорош тем, что там в открытую публикуется диалог автора с рецензентом. Рекомендую почитать — это ценный кейс. Если рецензент говорит «хорошо бы снизить количество показанных данных, чтобы было попонятней», то можно ли эти показанные данные считать официально подтверждёнными?

В общем, студенческий проект был нацелен на то, чтобы продемонстрировать преимущества рецензируемой науки по сравнению с интернет-ерундой. Получилось очень мета: проект о интернет-ерунде в итоге сам превратился в арт-инсталляцию о генезисе ерунды в интернете, демонстрирующим одновременно и преимущества, и недостатки всей информационной экосистемы, при которой мы наделяем факты смыслом на основании того, что их прочитал кто-то, кого мы уважаем.

Источник: elifesciences.org

Комментарии: