Wie viele GB Speicherplatz hat ein menschliches Gehirn?

Um es etwas greifbarer darzulegen muss man erstmal folgendes verstehen:

Ein Byte ist das Informationsvolumen, dass man auf 8bit aufbauen kann. (ein Octett)

Eine einzelne Nervenzelle, also ein Neuron weist i.d.R. etwa 10000 Synapsen auf.

Interpretiert man die Verknüfungverhältnisse zwischen zwei Neuronen als grundlegende Information bedeutet das, dass jede Verknüpfung ein Bit darstellt (Nervensysteme arbeiten also im 10000bit modus?^^ Computer derzeit mit 64 bit!) Die Menge aktiver Nervenzellen im menschlichen gehirn wird zumeist auf mindestens 100.000.000.000 geschätzt ( 100 milliarden!) oder maximal 1.000.000.000.000 (1 Billion). Gehen wir mal von der geringeren Schätzung aus.

Nun ist so ein neuron kein sequenzierter Prozessor sondern eher ein paralleller, das bedeutet, dass an einem Neuron zugleich zwar 10000bit aktiv sein können aber prinzipiell 10 bis 20 mal mehr (100-200.000) passive Verknüfungen bestehen können, nennen wir diese mal passive bits.

Allein von dieser rechnung her ergibt das ganze eine anzahl aktiver bits von 10000*100000000000, denn verknüfungen zweier zellen zählen für jede der einzelnen zellen als eigener bit. so das ganze jetzt einmal durch 8 -> 1.000.000.000.000.000bit:8=12.500.000.000.000byte (11,64153218 TB)

So, das sind aber ja nur die aktiven bits/bytes. Jetzt gibt es nochmal pro neuron über 100000 zusätzliche passive bits. Diese zählen wir nur einmal also pro zelle nochmal 100000 bits, also nochmal 100.000*100.000.000.000bit (1.250.000.000.000.000bytes / 1164,15321827 TB)

Wir kommen also auf knapp 1176 Terrabyte oder um die frage genauer zu beantworten, 1176000 Gigabyte. (mit der kleinsten azunehmenden Neuronenmasse)

Lösung(1): ~ 1,2 Petabyte an potentiellem Speichervolumen in einem 'kleinen' Gehirn.

Wenn man jetzt noch annimmt, dass nicht nur die Bits eines Neurons ein 'wort' also ein byte ergeben können sondern alle Bits aller angeschlossenen Neuronen ergibt das 10.000.000.000bit pro neuron, bei 100.000.000.000 neuronen also 1.000.000.000.000.000.000.000 potentielle bits (125.000.000.000.000.000.000byte / 116415321826,93481 GB).

Dann werden es gleich ganz viele mehr nämlich:

Lösung(2): ~ 116415 Petabyte

Macht man sich mal schnell den Spaß das im Style von rechnerattributen darzustellen... dann sieht das wie folgt aus:

RAM 12 TB

VRAM 1,2 PB

HDD 120.000 PB

Ein menschliches Gehirn ist nicht nur Speicher sondern auch CPU und Interfaces usw.

Was die Speicherkapazität des Gehirns angeht, ist sie sicherlich endlich, da die Hirnmasse endlich ist. Die Information wird jedoch im Gegensatz zu linearen Bit-Mustern beim Computern in vernetzten Strukturen (Synapsenverknüpfungen) abgelegt. Diese assoziative Speicherstruktur ist nicht mit der binären Speicherstruktur vergleichbar, daher auch nicht in GByte meßbar.

Es gibt einen weiteren Unterschied. Während die Computerspeichermedien die Information auf ihre Lebenszeit speichern, ordnet der Assoziativspeicher ständig um. Dabei werden Informationen nicht reproduizerbar komprimiert oder sogar gelöscht (vergessen).

das ist absolut unbekannt. schon weil wir bisher hoechstens im ansatz einige wenige mechanismen verstehen, die unser gedaechtnis ausmachen.

unbegrenzt wie oben jemand schreibt stimmt sicher nicht, schon weil auch die neubildung von synapsen nur eingeschraenkt moeglich ist.

@Jona: meine quelle ist Kandel's "Principles of Neural Science", plus eiegene ueberlegungen.

ich sehe es so:

zum einen kann ich ueber die funktionsweise des erinnerns eigentlich nr zuverlaessiges ueber implizite erinnerungen finden. und selbst da sind die beispiele immer nur bezogen auf reflexreaktionen recht primitiver lebewesen. (zb rueckzugsreflex der atmungsorgane von so nem schneckendings)

die funktionsweise dieser reflexe auf die speicherung expliziter informationen zu uebertragen halte ich fuer recht gewagt. das mag noch fuer andere implizite erinnerungen funktionieren, von mir aus die handbewegungen und timing beim spielen eines musikinstruments. aber ob das noch passt, wenn es um komplxe eigenschaften von objekten ueber verschiedene sensorsysteme hinweg stattfinden muss, muss sicher erst noch bewiesen werden

dann ist da noch die tatsache, dass die anzahl der synapsen am groessten kurz nach der geburt ist und spaeterhin abnimmt, selbst waehrend der intensiven lernphasen von kindern und jugendlichen. (das mag auf bestimmte hirnregionen beschraenkt sein und fuer die bereche die fuer erinnerung zustaendig sind anders sein)

dann bleibt nioch zu guter letzt, dass es schlichtweg kein system ohne jedwege einschraenkungen gibt. kann sein, der speicher reicht fuer ein menschenleben, aber irgendwo muss auch (oeder gerade) ein biologisches system an die grenzen seiner resourcen kommen.

fuer meine these spricht meiner meinung auch die tatsache, dass viele erinnerungen mit der zeit verschwinden oder umindest schwaecher werden ausgenommen solche, die mit intensiven emotionen oder starkem lernaufwand (konzentration) erworben wurden. anscheinend "ueberschreibt" das gehirn hier teile der information.

muss aber zugeben, dass ich mich erst letztlich mit dem thema intensiver befasst habe und das mehr aus richtung artificial intelligence. das hat aber vielleicht den virteil, dass fuer mich begriffe wie datenmengen eine hoehere relevanz haben, waehrend ein psychologe vielleicht eher die funktionale seite sieht.

ich kann auch nicht behaupten, in allem auf dem allerletzte stand der dinge zu sein, wenn neuere forschungsarbeiten weitere details offenbaren, fehlt mir diese information vielleicht.

fuer entsprechende hinweise waere ich durchaus dankbar, lerne immer gerne dazu.

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mal hier ein beispieltext:

http://www.neuraldevelopment.com/content/4/1/18

During development, synaptic networks are refined through the elimination of excessive or inappropriate synapses that have initially been formed

und so war auch der o-text bei Kandel. allerdings bezieht sich das vor allem auf somatosensorische und motorsysteme. und zt scheint es auch so zu sein, dass verbindungen zwischen zwei zwellen elimiert werden, aber bei den verbleibenden verbindungen sich zusaetzliche synapsen formen koennen (oder bei bedarf auch elimiert werden koennen), dann aber an den jetzt noch verbliebenen dendrit/axon verbindungen. bei der gedaechtnisspeicherung mag das aber tatsaechlich anders sein,

insbesondere im langzeitgedaechtnis, da dieses wachstum ja wohl zumindest einige stunden, eher tage dauert, duerfte dieser prozess fuer kurzzeitgedaechtnis kaum in frage kommen.

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@Maxfunke: interessante rechnung. aber zumindest zwei details: zum einen interppretierst du eine synapse als bit, das wuerde aber bedeuten, dass sie nur an/aus sein kann. das ist nicht richtig, synapsen haben auch eine "staerke" oder "intensitaet". man sollte sie also eher als float behandeln.

dann kommt noch dazu, dass nur der kleinste teil der verbindungen tatsaechlich mit der speicherung von erinnerungen zu tun hat.

ausserdem scheint das speicherverfahren durch die verknuepfung eher (sehr, sehr entfernt) einer komprimierten datei zu aehneln. wobei das komprimierungsverfahren auch noch extremst auf die aufgabe optimiert ist (also eher mp3 als zip, sozusagen)

Du schreibst hier von GB...bei manchen bin ich mir nicht mal sicher ob sie auf ein paar kb kommen.

unbegrenzt, wenn mehr benötigt wird, bilden sich neue synapsen, bzw synaptische vernetzungen

Was stark begrenzt sind, sind Kurzzeit und Ultrakurzzeit gedächtniss

edit:

Wo sind eure Quellen?

Ja das Gehirn ist noch sehr schlecht erforscht, und wir verstehen viel davon nicht.

Jedoch hat noch keiner lange genug gelebt, um an eine Grenze der Aufnahmefähigkeit zu stoßen ;)

Synapsen bilden sich, wenn vonnöten, oder verbinden sich untereinander, wenn die Inhalte tws schon vorhanden sind, da Grundlegende Informationen assoziativ miteinander verknüpft werden können, sodass keine neue Informationszugabe per se nötig ist.

Ich habe erst kürzlich viel dieses Thema betreffende Wissen auswendig lernen müssen, wenn jemand Beweise/Stichhaltige Gegenthesen hat, möge er sie nennen (mit Quellen), dann hab ich wieder ne Grundlage für ne Diskussion mit dem Prof - das mach ich immer gerne :D

edit 2:

KN hat wohl recht mit der endlichkeit des Gedächtnisses, jedoch werden nur (für die Person) irrelevante Daten ausgemerzt, quasi eine Qualitätssteigerung in meinen Augen.

Zu der These, dass sich vor der Geburt die meisten Synapsen im Hirn befinden, und danach immer weniger werden.

Das hatten wir genau andersherum gelernt.

Zur Geburt ist die Synapsenanzahl noch beschränkt, und eine Vernetzung kaum vorhanden, und das steigt dann über die frühen Lernphasen rapide an, bis es in einem gewissem Alter nur noch mässig zu Neubildung kommt, die Neuvernetzung jedoch weiter in vollem Umfang stattfindet.

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