Kuinka paljon neurotutkijan päässä säteilee

Löysin eilen lähikirjastosta kiinnostavan uuden kirjan neurologiasta (Eagleman 2011). Aloin lukea ja pääsinkin jo ensimmäisen kappaleen ensimmäiselle sivulle…

Eagleman kirjoittaa:

”Aivosi koostuvat soluista, joita kutsutaan neuroneiksi ja gliasoluiksi – ja niitä on satoja miljardeja. […] Jokainen neuroni lähettää sähkösykäyksiä muihin neuroneihin satoja kertoja sekunnissa. Jos jokaista näistä aivojen biljoonista ja biljoonista sykäyksistä kuvattaisiin yhdellä ainoalla valofotonilla, niiden loiste olisi häikäisevän kirkas.”

Havainnollistus on muuten aivan mahtava, mutta minulle tuli epäilys, että se ei ole totta…

Asia piti tarkistaa. Jatkan kivan kirjan lukemista sitten myöhemmin.

Neuroneja on aivoissa noin 1011. Jos arvioidaan vähän yläkanttiin, että jokainen neuroni lähettää tuhat sähköimpulssia sekunnissa, siitä tulee yhteensä 1014 sykäystä.

Jos siis jokainen sykäys kuvataan yhdellä fotonilla, valohiukkaisia saadaan joka sekunti matkaan 1014 eli sata biljoonaa kappaletta. Kuulostaa aika isolta määrältä, mutta fotonit ovat pieniä. Tosi pieniä. Tosi, tosi pieniä.

Otetaan vertailuksi hehkulamppu. Millaisia määriä hehkulamppu lähettää fotoneja?

Tällainen pitäisi tietysti laskea itse, mutta – hei, tämä on Tiedettä laiskoille – joten etsin netistä. Helppo homma, hehkulampun fotonien määrä tuntuu olevan aika suosittu laskutehtävä yliopistojen fysiikan perusopinnoissa…

Sadan watin hehkulamppu, joka säteilee keskimäärin 550 nanometrin valoa, lähettää noin 8.3.1018 valohiukkasta sekunnissa eli pyöreästi kymmenen triljoonaa. (Hiukan lampusta tulee myös aallonpituuksia mitä silmä ei näe, mutta valtaosa on ihan näkyvää valoa.)

Hehkulamppu säteilee enemmän kuin edellisen vertailun mukainen aivojen kuviteltu säteily – satatuhatta kertaa enemmän!

Hehkulamppu säteilee satatuhatta kertaa kirkkaammin kuin pää säteilisi, jos jokainen neuronin sykäys lähettäisi liikkeelle valohiukkasen. En oikein osaa pitää sadastuhannesosaa hehkulampun kirkkaudesta häikäisevänä (alkukielellä blinding = sokaiseva)… 🙂

Edellinen ei tarkoita, etteikö aivojen kapasiteetti olisi käsittämättömän huimaava juuri kuten Eagelman hehkuttaa. Fotonit olivat vain epäonnistunut vertailu, niillä ei sinänsä ole mitään tekemistä aivojen sähköimpulssien kanssa.

Kirja näyttää edelleen lupaavalta. Selailin sitä vähän sieltä täältä ja löysin heti toisen mukavan vertailun [alunperin Read Montaguen kirjasta Your brain is (almost) perfect: How we make decisions]: Kun Deep Blue -tietokone voitti Garry Kasparovin shakkiturnauksessa, se pyöri tuhansien wattien teholla. Kasparovin aivojen energiankulutus oli noin kaksikymmentä wattia.

Deep Bluen tehoja oli yllättävän vaikea nopeasti tarkistaa. Tyydyin siihen mitä yleensä löysin vanhoista supertietokoneista. Lienee turvallista sanoa, että voittoisa shakkitietokone käytti vähintään satoja kertoja enemmän tehoja kuin vastustajana ollut ihminen.

Voimme ylpeillä aivojemme tehottomuudella! Tästä saakin hyvän moton: Aivot: hyviä tuloksia vähällä vaivalla.

Lähde: Eagleman, D. 2011: Incognito: Aivojen salattu elämä. Suom. 2012 J. Kankaapää. Avain, 304 s.

Advertisements