Herodotus heeft het idee van “de zeven wereldwonderen” bedacht, en sindsdien hebben denkers en promotors gespeculeerd over een “achtste” wonder. Het ware antwoord op de vraag naar de grootste wonderen is echter datgene wat ons in staat stelt ons erover te verwonderen en überhaupt een gevoel van “verwondering” te hebben – het menselijk brein.
Onze hersenen zijn zonder twijfel een van de meest wonderbaarlijk complexe dingen waarvan we weten dat ze bestaan. De Renaissance zag een ontwakende belangstelling voor de menselijke geest, van Shakespeare’s humanistische speculaties in personages als Hamlet tot Leonardo DA-Vinci’s tekening van de Vitruviaanse Mens, en de minder bekende afbeelding van de menselijke schedel en hersenen.
Zelfs na honderden jaren moderne psychologische en anatomische studie hebben wetenschappers nog steeds veel te leren over het brein, van hoe het is geëvolueerd tot hoe het functioneert en hoe het geheugen wordt opgeslagen. Dit laatste punt is de laatste decennia nog meer in de belangstelling gekomen door de komst van het computeronderzoek en de voor de hand liggende noodzaak om het geheugen daarin op te slaan. Maar hoewel het menselijk brein een natuurlijk uitgangspunt is om na te denken over hoe computers gegevens opslaan (vraag maar aan Isaac Asimov), slaat uw brein informatie heel anders op en raadpleegt het die heel anders dan uw desktop – en hier is hoe.
Hoe computers gegevens opslaan
Als de door een verzameling bytes gecodeerde informatie eenmaal is vastgelegd, wordt deze opgeslagen op een geheugenapparaat met hardware die in staat is om die informatie voor de lange termijn op te slaan.
Neuronen en synaptische verbindingen
Onze hersenen werken een beetje anders.
Ze werken om herinneringen en informatie op te slaan met neuronen, dat zijn cellen die, wanneer ze via elektrochemische middelen worden geprikkeld, herinneringen en gegevens opslaan en activeren. Er zijn enkele belangrijke verschillen tussen deze cellen en andere in ons lichaam. Terwijl deling en vervanging sleutelcomponenten zijn in de levenscyclus van cellen in ons lichaam, zijn neuronen meer permanent, en delen ze zich niet en kunnen ze ook niet worden vervangen als ze dood of vernietigd zijn.
Je neuronen bestaan uit drie hoofddelen: het soma (het bolvormige deel dat de kern bevat), dendrieten (lange dunne vertakkingen die aan andere cellichamen vastzitten), en een axon (een bijzonder lang cellulair deel). Elektrische impulsen reizen langs het axon en een speciaal verbindingspunt dat bekend staat als een synaps, die helpt signalen tussen verschillende cellen over te brengen.
Dit proces is de kern van de manier waarop je hersenen informatie verzenden, ontvangen en uiteindelijk opslaan. Om een herinnering op te slaan, sturen de hersenen de informatie van de cortex, waar zich een groot deel van de zenuwcellen van de hersenen bevindt, naar de hippocampus. Wanneer we herinneringen ophalen, werkt het proces in omgekeerde volgorde.
De gemiddelde hersenen hebben ongeveer 86 miljard neuronen, samen met veel neuroglia, die fungeren als een soort ondersteuningssysteem voor je neuronen. Interconnectiviteit tussen neuronen is essentieel, een enkel neuron kan verbinding maken met wel 10.000 andere. Dit soort synaptische verbindingen vormen de kern van hoe onze hersenen in staat zijn informatie op te slaan en op te halen, waarbij verschillende synapsen samen vuren.
In Marcel Prousts beroemde roman Op zoek naar de verloren tijd roept de geur van een enkele madeleine cracker die in de thee wordt gegooid, zeven boekdelen aan herinneringen op. Zintuiglijke informatie zoals olfactorische prikkels kunnen synapsen aanzetten tot vuren, en zo herinneringen opwekken à la Proust.
De capaciteit van onze hersenen
Dus hoe verhouden deze twee systemen zich tot elkaar, en wat betekent dat voor de totale capaciteit van onze hersenen?
Zoals uit bovenstaande vergelijking blijkt, speelt elektriciteit weliswaar een rol in beide systemen, maar maken hersenen ook gebruik van biologische en chemische middelen bij de elektrochemische processen die nodig zijn om informatie op te slaan en weer terug te halen. Computers slaan dingen op in binaire aan/uit-instellingen. Het menselijk brein daarentegen is veel complexer, met meer gradaties van exciteerbaarheid dan de binaire instellingen die door computers worden gebruikt. Zoals het er nu voor staat, zijn computers in staat tot een grotere totale input en output, terwijl het menselijk brein nog steeds een voorsprong heeft op gebieden als creativiteit, bewustzijn en complexe planning.
Op gebieden als taal en beweging naderen we een zekere mate van convergentie.
Verder, terwijl computers meer geheugenchips of vergelijkbare upgrades nodig hebben om hun totale geheugencapaciteit te vergroten, hebben onze hersenen sterkere synaptische verbindingen nodig.
Dat roept echter de vraag op: wat is de uiteindelijke capaciteit van het menselijk brein?
Zoals Scientific American aangeeft, is dat een moeilijk te beantwoorden vraag, deels omdat het meten van het menselijk geheugen iets anders is dan het meten van het computergeheugen – deels vanwege dat Proustiaanse probleem. Het menselijk geheugen is niet zo eenvoudig als een binaire aan/uit-instelling, maar veeleer een ingewikkelde, onderling verbonden reeks gestimuleerde synapsen die vuren en signalen uitzenden. Het is veel moeilijker te kwantificeren.
En wat meer is, terwijl computers alles opslaan in termen van 1-en en 0-en, zijn niet alle menselijke geheugens gelijk geschapen. Sommige vereisen meer synapsen en “opslagruimte” dan andere.
Ten slotte, hoewel de oude veronderstelling dat we slechts 10% van onze hersenen gebruiken een mythe mag zijn, kunnen we nu dankzij nieuwe technieken om het geheugen te meten zeggen dat het totale vermogen van onze hersenen om informatie op te slaan zelfs groter is dan eerder werd gedacht.
Hoewel een exacte opgave van onze totale mogelijke hersencapaciteit op dit moment onmogelijk is, kunnen onze hersenen zich volgens een studie van Stanford zeer gunstig meten met zelfs de krachtigste moderne computers. Onze hersenschors kan maar liefst 125 biljoen synapsen bevatten, die het equivalent van 2,5 petabyte aan geheugen kunnen opslaan.
Hoewel computers een ongelooflijk modern wonder op zich zijn, blijft het menselijk brein onbetwist de krachtigste denkmachine ter wereld – en naarmate we meer leren, worden de kracht en capaciteit ervan alleen maar wonderlijker om te aanschouwen.