شما ممکن است بعضی از روزها احساس کنید که مغزتان اطلاعات کهنه را پاک می‌کند تا به نوعی جا برای اطلاعات جدیدتر باز شود، اما در واقع کاری که مغز انجام می‌دهد این است که با استفاده از یک روش شگفت‌انگیز، اطلاعات جدید را به بانک اطلاعاتی اضافه می‌کند؛ بدون اینکه اطلاعات قبلی را حذف کند.

دانشمندان می‌گویند مدلی را کشف کرده‌اند که توضیح می‌دهد، چرا مغز می‌تواند اطلاعات جدید را روی اطلاعات قبلی انباشته کند. برخی از این موارد حتی اطلاعاتی هستند که گاهی تا آخر عمر نیز پاک نمی‌شوند.

این مدل ریاضی که توسط محققان در دانشگاه کلمبیا ارایه شده است، نشان می‌دهد که خوشه‌های مولکولی به چه طریقی به صورت جفت با هم کار می‌کنند تا به ظرفیت بسیار بالا دست یابند. رییس گروه تحقیقاتی، استفانو فوسی (Stefano Fusi ) از مرکز پزشکی دانشگاه کلمبیا در این باره می‌گوید:

مدلی که در نهایت ما توانستیم ارایه کنیم توضیح می‌دهد که بیولوژی و شیمی نهفته در خاطرات، تا چه اندازه پیچیده هستند و از سویی همین پیچیدگی است که مغز را قادر می‌کند تا عمل «به یاد آوردن» را انجام دهد.

محققان بر این عقیده‌اند که با رسیدن محرک‌ها، استحکام سیناپس‌ها(synapses) دستخوش تغییر می‌شوند. این سیستم همانند یک نوع درجه‌بندی عمل می‌کند که میتواند قدرت سیگنال‌های سیناپس را کم یا زیاد کند. گفتنی است که سیناپس‌ها به پیوندهای بین سلول‌های عصبی اطلاق می‌شود. اما خود این سیستم نیز دارای محدودیت‌هایی است، به این معنی که ظرفیت حافظه‌ی این مدل به حدی محدود است که نمی‌تواند نشانگر کارکرد مغز انسان باشد.

مدل دیگری که در سال ۲۰۰۵ منتشر شده بود، پیشنهاد می‌داد که هر سیناپس می‌تواند چندین نوع درجه‌بندی داشته باشد، اما حتی این فرضیه نیز نمی‌تواند ظرفیت عظیم مغز را توجیه کند. اکنون آقای فوسی و همکاران محقق ایشان باور دارند که این سیستم درجه‌بندی، نه تنها در زمان‌های مختلف کار می‌کنند، بلکه به صورت پیوسته با یکدیگر در ارتباط هستند. یکی از اعضای تیم مارکوس بنا (Marcus Benna ) درباره‌ی یافته‌های اخیر می‌گوید:

وقتی که ما ارتباط بین اعضای مدل را به نظریه‌ی قبلی اضافه کردیم، ظرفیت حافظه بطور چشمگیری افزایش پیدا کرد و در نتیجه به یک نظریه معقول برای توضیح کارکرد مغز دست پیدا کردیم.

یک راه آسان برای تصور این نظریه به این صورت است که فرض کنیم یک سری «پیاله» در اختیار داریم که توسط  لوله‌هایی به هم متصل هستند، وقتی که مایع وارد یک پیاله می‌شود یا هنگامی که از آن خارج می‌شود، لوله‌های مذکور کمک می‌کنند که حجم مایع در کل پیاله‌ها به تعادل برسد و به این ترتیب خاطرات در حافظه‌ی بلند مدت ذخیره می‌شوند.

بر پایه‌ی گفته‌ی محققان، این مدل توضیح می‌دهد که چرا ظرفیت حافظه‌ی مغز به مرور زمان و با یادگیری مهارت‌ها و ایجاد خاطرات جدید پر نمی‌شود. با وجود حدود ۸۶ میلیارد نورون در یک مغز با اندازه‌ی متوسط، تخمین زده می‌شود که مغز بتواند تا یک پتابایت (یک میلیون گیگابایت) اطلاعات ذخیره کند. البته استفاده از اصطلاح‌های رایانه‌ای خیلی دقیق نیست، چون عملکرد مغز بسیار پیچیده‌تر از یک رایانه است.

با اینکه نمی‌توان بصورت واقع گرایانه از اصطلاح پتابایت در مورد حافظه مغزاستفاه کرد، اما دانشمندان می‌گویند که مدل پیشنهادی آنها برای فهم و استفاده از نحوه‌ی کارکرد پیچیده سیناپس‌ها کمک زیادی می‌کند. این مدل می‌تواند مبنای توسعه‌ی سخت‌افزارهای نورومورفیک (neuromorphic) باشد. گفتنی است که سخت‌افزارهای نورومورفیک به آن دسته از سخت‌افزارهایی گفته می‌شود که می‌توانند کارکرد مغز را تقلید کنند. آقای فوسی در این باره گفته است:

امروزه سخت‌افزارهای نورومورفیک با محدودیت ظرفیت حافظه مواجه هستند؛ بخصوص سیستم‌هایی که طراحی شده‌اند تا بصورت خودکار عمل کنند. تولید یک مدل بهتر از حافظه‌های سیناپسی می‌تواند به حل این مشکل کمک کند.

به این ترتیب روند توسعه‌ی ساخت ابزارهای الکتریکی کوچک با مصرف انرژی پایین و قدرتی برابر با مغز انسان شتاب بیشتری خواهد گرفت.