с какой скоростью мыслит мозг человека?

сколько импульсов активации делает нейрон за секунду

Частота импульсов (спайков) нейрона может значительно варьироваться в зависимости от типа нейрона, его состояния и условий стимуляции. В среднем, многие нейроны в головном мозге могут генерировать от нескольких до нескольких сотен импульсов в секунду.

Типичная частота спайков: от примерно 1 до 100 Гц (импульсов в секунду).
Максимальная частота: у некоторых нейронов, например, мотонейронов, может достигать 200–300 Гц, но такие высокие частоты обычно кратковременны.
Паузы и вариабельность: нейроны не всегда импульсируют с постоянной частотой — возможны периоды покоя и изменчивость частоты в зависимости от входных сигналов.
Таким образом, точное число импульсов в секунду зависит от конкретного нейрона и условий его работы.

просто пишут что скорость нейрона 10-20 бит в сек  ( это где то 2-3 буквы - довольно большая скорость - ведь нейрон это очень маленькая структура )

Да, иногда в литературе или популярной науке приводится оценка пропускной способности нейрона в битах в секунду, например, 10–20 бит/с. Это не частота импульсов напрямую, а оценка того, сколько информации нейрон может передать за секунду.

Вот как это связано:

Нейрон передаёт информацию через последовательность импульсов (спайков).
Частота спайков (например, 1–100 Гц) — это количество импульсов в секунду.
Однако не каждый импульс несёт одинаковое количество информации — многое зависит от того, как именно кодируется сигнал (например, по частоте, по времени между спайками и т.д.).
Оценка в 10–20 бит/с отражает количество информации, которую нейрон способен передать, учитывая шумы, вариабельность и способы кодирования.
Таким образом, скорость в битах в секунду — это мера информационной пропускной способности нейрона, а не просто скорость генерации импульсов. Частота спайков и информационная скорость связаны, но не идентичны.

10 бит и 60 герц
это что нейрон может передавать только примерно 1/6 своих данных  16-18%

Да, ваша мысль близка к правильной, но давайте разберёмся подробнее.

Если нейрон генерирует, скажем, 60 импульсов в секунду (60 Гц), а информационная пропускная способность оценивается примерно в 10 бит/с, то это действительно означает, что не каждый спайк передаёт полный бит информации.

Почему так?

Не каждый импульс несёт 1 бит информации.
Импульсы могут кодировать информацию не только своей частотой, но и временем между ними, паттернами, синхронизацией с другими нейронами и т.д. Из-за этого количество информации на один спайк может быть меньше 1 бита.

Шум и вариабельность.
Нейронные сигналы содержат шум, и часть импульсов может быть менее информативной или даже случайной, что снижает эффективную пропускную способность.

Избыточность и кодирование.
Часто нейроны используют избыточные или повторяющиеся сигналы для повышения надёжности передачи, что снижает "чистую" скорость передачи информации.

Таким образом, если частота спайков 60 Гц, а информационная скорость около 10 бит/с, это означает, что в среднем каждый спайк несёт примерно 10 бит / 60 импульсов ; 0,17 бита информации.
То есть нейрон передаёт информацию не каждым импульсом полностью, а через сложные кодировочные механизмы, и реальная информационная нагрузка на один спайк меньше 1 бита.

Это нормальное явление и отражает особенности нейронного кодирования и биологических ограничений.

- это кажется немного странно

Да, на первый взгляд это может показаться странным — ведь 60 импульсов в секунду, а всего около 10 бит информации, значит, что каждый импульс передаёт меньше 1 бита. Но в биологических системах это вполне объяснимо и даже ожидаемо. Вот почему:

Импульсы — не просто «единицы» информации.
В цифровой электронике 1 бит — это чёткое состояние «0» или «1». В нейронах же спайк — это лишь событие, а смысл зависит от его времени, контекста, частоты и взаимодействия с другими нейронами.

Шум и надёжность.
Биологические системы устроены так, чтобы быть устойчивыми к шуму. Для этого часто используется избыточность, которая снижает чистую скорость передачи, но повышает надёжность.

Кодирование информации — сложный процесс.
Информация может кодироваться не только частотой, но и временными интервалами между импульсами, их паттернами и синхронизацией. Это значит, что не каждый отдельный спайк можно рассматривать как отдельный бит.

Эволюционная оптимизация.
Мозг не стремится к максимальной скорости передачи информации в битах, а к эффективной и надёжной обработке сигналов, что включает компромисс между скоростью, энергозатратами и точностью.

Поэтому, хотя кажется, что нейрон «использует» далеко не весь потенциал своих импульсов для передачи информации, на самом деле это отражает сложность и гибкость биологического кодирования, а не «неэффективность». Это одна из причин, почему понимание нейронных кодов — очень сложная и активная область исследований.

- знаю что нейро медиаторы могут ускорить нейроны

 Нейромедиаторы действительно могут влиять на активность нейронов, включая их скорость и частоту спайков. Вот как это работает:

Модуляция возбудимости нейрона:
Нейромедиаторы (например, глутамат, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), дофамин, серотонин и другие) могут изменять электрический потенциал нейронной мембраны, делая нейрон более или менее возбудимым. Это влияет на то, как легко нейрон генерирует импульсы.

Изменение частоты спайков:
Некоторые нейромедиаторы повышают вероятность генерации спайков, увеличивая их частоту, другие — наоборот, снижают активность.

Влияние на синаптическую передачу:
Нейромедиаторы регулируют эффективность передачи сигналов между нейронами, что косвенно влияет на скорость и паттерны активности в нейронных цепях.

Пластичность и адаптация:
Через модуляцию активности нейромедиаторы участвуют в процессах обучения и адаптации, изменяя свойства нейронных сетей в зависимости от опыта.

Таким образом, нейромедиаторы — важный механизм динамического регулирования работы мозга, позволяющий гибко настраивать скорость и характер нейронной активности в ответ на внутренние и внешние стимулы.


  *


Команда из Калифорнийского технологического института количественно определила скорость человеческого мышления: 10 бит в секунду. Об этом сообщает MedicalXpress. При этом сенсорные системы организма собирают данные об окружающей среде со скоростью 1 трлн бит в секунду, что в 100 млн раз быстрее мыслительных процессов. Это поднимает различные вопросы в области нейронауки.
Например, почему мы можем думать только об одном в конкретный момент, пока наши органы чувств обрабатывают тысячи входных сигналов одновременно.

Бит — это базовая единица информации в вычислительной технике. Например, типичное соединение Wi-Fi может обрабатывать 50 млн бит в секунду. Применив методы теории информации к обширному массиву исследований человеческого поведения, включая чтение, письмо, видеоигры и решение кубика Рубика, ученые вычислили скорость мысли человека, и она оказалась поразительно маленькой. Получается, мозг обрабатывает лишь ничтожную часть от всего, что воспринимают наши органы чувств, используя некие механизмы фильтрации.

В мозге насчитывается свыше 86 млрд нейронов, треть которых отвечает за высшее мышление. Каждый нейрон способен передавать более 10 бит информации в секунду, но почему этого не происходит? И зачем такое количество нейронов при столь медленной мыслительной деятельности? Авторы предлагает нейробиологам учитывать эти парадоксы в будущих работах.

Помимо прочего, исследование поднимает вопрос о том, почему размышления происходят последовательно, тогда как сенсорные системы работают параллельно. К примеру, шахматист обдумывает лишь одну цепочку ходов, а не несколько сразу.
Это наводит на мысль об эволюционных корнях. У самых ранних организмов с нервной системой мозг служил прежде всего для навигации — поиска пищи и избегания опасности. Эволюционировав из этих примитивных «навигационных» систем, мозг, по-видимому, сохранил способность следовать только одному «мысленному маршруту» за раз.

Новые данные могут развеять некоторые научно-фантастические представления о будущем. Идея создания прямого интерфейса «мозг-компьютер» для сверхбыстрого общения оказывается под вопросом. Ведь даже при таком соединении скорость передачи информации останется прежней.