Informatieopslag in de hersenen
Ik hou niet van dit soort schattingen. De hersenen slaan informatie niet op dezelfde manier op als een moderne computer met een r-address-model. Een computer slaat informatie op als een reeks booleaanse waarden, dus elke eenheid van opslag (in computers is dit een woord, dubbelwoord, of vierwoord, zijnde respectievelijk 2, 4, of 8 bytes) is gedefinieerd als in staat om 2^(aantal bits) mogelijke waarden op te slaan. Dus één byte, zijnde 8 bits, kan bestaan in één van 2^8, of 256, toestanden. Aangezien booleaans wordt gebruikt, kun je met zekerheid zeggen dat een 8-bits waarde gehele getallen tussen precies 0 en 255 kan voorstellen, een 16-bits waarde gehele getallen tussen precies 0 en 65535, enz. Zeggen dat een synaps één byte kan opslaan, veronderstelt verschillende dingen:
1) Dat een synaps in 256 mogelijke toestanden kan bestaan. Dit is een problematische aanname omdat, in tegenstelling tot een byte waar elke mogelijke waarde hetzelfde gewicht heeft, een synaps kan “verkiezen” in een bepaalde toestand te zijn. Synaptische facilitatie of augmentatie is veel gemakkelijker en sneller dan synaptische engrammering. Er kunnen andere factoren in het spel zijn die het aantal toestanden waarin een synaps kan verkeren beïnvloeden.
2) Dat een synaps een enkele onafhankelijke eenheid als informatie opslaat, d.w.z. dat twee synapsen precies het dubbele opslaan van een enkele synaps. Dit komt rechtstreeks uit onze ervaring met computers, maar als je het een informaticus vraagt, kan dit vaak niet verder van de waarheid zijn. De hersenen slaan informatie eerder op in de vorm van relaties. Dit is als een supergecompliceerde versie van een radixboom (een algoritme van lidmaatschap-inclusie met sleutels). Als een enkele synaps zich gedraagt als een enkele knoop in een radixboom, is de “hoeveelheid” informatie die hij opslaat direct afhankelijk van elke andere synaps waarmee hij in relatie staat.
3) Dat elke synaps, of zelfs een groot aantal synapsen, informatie opslaat (een probleem waar je al op wees). Veel synapsen zijn niet in staat om informatie voor lange perioden op te slaan, of kunnen helemaal geen informatie opslaan.
4) Dat synapsen atomaire eenheden van opslag zijn, waarbij het aantal synapsen de enige factor is die de opslag van informatie bepaalt, waarbij factoren als de toestand van het neuron en de nabijheid van een synaps met een andere buiten beschouwing worden gelaten. Dit betekent dat men ervan uitgaat dat één neuron met 100.000 synapsen in evenveel mogelijke toestanden kan bestaan als tien neuronen met 10.000 synapsen. Een actie op één synaps zal andere synaps in de buurt beïnvloeden, en collectieve acties op vele synaps kunnen het gedrag van het gehele neuron veranderen.
5) Dat neuronen de enige bron van informatieopslag zijn. In werkelijkheid hebben gliacellen een grote invloed op de prikkelbaarheid van een neuron. Steun van astrocyten kan het gedrag van een neuron veranderen en daarmee de “capaciteit”.
6) Dat alle informatie dezelfde waarde heeft. Om de opslagcapaciteit te kwantificeren, is elk afzonderlijk bit niet anders dan elk ander bit. Sector 1234 op een harde schijf is niet “belangrijker” dan sector 4321, en beide kunnen worden gebruikt om alle gewenste informatie op te slaan. In de hersenen kan een bepaalde synaps in 256 mogelijke toestanden bestaan, maar kan alleen de informatie coderen die nodig is om zijn eigen reactie te kalibreren zodat hij niet overactief is. Dit neuron kan niet worden gebruikt om nog een cijfer van pi op te slaan dat u probeert te onthouden. De beste vergelijking in de computerwetenschap is het Harvard executiemodel, waarbij machine-instructies en -gegevens in verschillende gebieden worden bewaard. De hersenen zijn ook zo, maar dan op steroïden. Niet alle gegevens zijn gelijk.
Op het laatst vereist de toepassing van de informatietheorie op neuronen dat men weet hoeveel bits elke afzonderlijke factor aan een gegeven neuron toevoegt. Zeggen dat een enkele synaps in 256 mogelijke toestanden kan bestaan (of liever, dat een postsynaptisch neuron slechts met 1/256e korrelgrootte de activiteit nauwkeurig kan bepalen) en dus een byte aan informatie levert, is zo versimpeld dat het onjuist is.
De enige overeenkomst tussen de hersenen en een computer is dat ze beide in staat zijn tot een turing-complete uitvoering.