Ñëó÷àéíàÿ íîâîñòü èç Àðõèâà Íåéðîííûé øóì ïîìîãàåò ó÷èòüñÿ
30.03.2015
Äâàäöàòü ëåò íàçàä íåéðîáèîëîãè èç Ñòýíôîðäà îáíàðóæèëè ó íåêîòîðûõ íåéðîíîâ ìîçãà ñòðàííóþ øóìîâóþ àêòèâíîñòü: îíè ðåàãèðîâàëè íà òàêèå ñòèìóëû, êîòîðûå, êàçàëîñü, íå èìåëè ê íèì íèêàêîãî îòíîøåíèÿ. È òàêàÿ àêòèâíîñòü âîçíèêàëà èìåííî òîãäà, êîãäà ìîçã ïðèíèìàë êàêîå-òî ðåøåíèå. Ñàì æå ýêñïåðèìåíò ñîñòîÿë â ñëåäóþùåì: ïîäîïûòíûå æèâîòíûå äîëæíû áûëè îïðåäåëèòü, êàê äâèæóòñÿ òî÷êè íà ýêðàíå, ñïðàâà íàëåâî èëè ñëåâà íàïðàâî; â ñëó÷àå ïðàâèëüíîãî îòâåòà âûäàâàëàñü íàãðàäà. Ñ ïîìîùüþ òàêîé ìîäåëè ìîæíî èçó÷àòü, êàêèå ïðîöåññû â ìîçãå ñîïðîâîæäàþò ôîðìèðîâàíèå êàòåãîðèé. Êàòåãîðèçàöèÿ îáúåêòîâ è ÿâëåíèé - îäíà èç ñàìûõ îáùèõ îñîáåííîñòåé ïñèõèêè, ëåæàùàÿ â îñíîâå îáó÷åíèÿ, è äåéñòâèòåëüíî áûëî áû èíòåðåñíî óçíàòü, ÷òî â ýòîò ìîìåíò ïðîèñõîäèò â ìîçãå.  äàííîì ñëó÷àå, êàê ëåãêî ïîíÿòü, íóæíî áûëî âûäåëèòü äâà êëàññà îáúåêòîâ: òå, ÷òî äâèæóòñÿ â îäíó ñòîðîíó, è òå, ÷òî äâèæóòñÿ â ïðîòèâîïîëîæíóþ ñòîðîíó.
 ðåçóëüòàòå óäàëîñü îáíàðóæèòü ãðóïïó íåéðîíîâ, ðåàãèðóþùèõ íà äâèæåíèå, ïðè÷åì ñðåäè íèõ áûëè òàêèå, êîòîðûå ñòàíîâèëèñü îñîáåííî àêòèâíû èìåííî â ìîìåíò ïðèíÿòèÿ ðåøåíèÿ. Îäíàêî àêòèâíîñòü èõ âûãëÿäåëà òàê, êàê åñëè áû îäíè êëåòêè â îòâåò íà òî÷êó êðè÷àëè "ñïðàâà íàëåâî!", à äðóãèå â îòâåò íà òó æå ñàìóþ òî÷êó - "ñëåâà íàïðàâî!", âíå çàâèñèìîñòè îò òîãî, êóäà íà ñàìîì äåëå òî÷êà äâèæåòñÿ. Óðîâåíü øóìà ñíèæàëñÿ ñ ïîìîùüþ âîçíàãðàæäåíèÿ çà ïðàâèëüíûé îòâåò - îíî íàñòðàèâàëî íåéðîíû, äåëàÿ èõ áîëåå ðàçáîð÷èâûìè è ìåíåå øóìíûìè, òàê ÷òî îíè íà÷èíàëè ðåàãèðîâàòü áîëüøåé ÷àñòüþ òîëüêî íà òî÷êè êàêîé-òî îäíîé, "ñâîåé", êàòåãîðèè. Ïðè÷åì îñîáåííî ñòðàííî áûëî òî, ÷òî íåéðîííûé øóì ïðîèñõîäèë âîâñå íå â òåõ ó÷àñòêàõ êîðû, êîòîðûå îáû÷íî ñâÿçàíû ñ ïðèíÿòèåì ðåøåíèÿ.
Çà÷åì øóìÿò íåéðîíû â "íåïðîôèëüíîì" îòäåëå ìîçãà, óäàëîñü îò÷àñòè âûÿñíèòü òîëüêî ñåé÷àñ, ñ ïîìîùüþ êîìïüþòåðíîé ìîäåëè, ðàçðàáîòàííîé Òàòüÿíîé Ýíãèë (Tatiana Engel) è åå êîëëåãàìè; ðåçóëüòàòû èõ ðàáîòû îïóáëèêîâàíû â Nature Communications. Ìîäåëü èìèòèðîâàëà ðàáîòó íåéðîííûõ öåïåé, ñâÿçûâàþùèõ ñåíñîðíûå îáëàñòè ìîçãà ñ êàòåãîðèçèðóþùèìè. Âèðòóàëüíûå íåéðîíû "íàáëþäàëè" òî÷êè, êîòîðûå äâèãàëèñü â ðàçíûå ñòîðîíû è êîòîðûå íóæíî áûëî ðàñïðåäåëèòü ïî òàêèì æå äâóì êëàññàì, "ïðàâîìó" è "ëåâîìó" - êàê è â èñõîäíîì ýêñïåðèìåíòå ñ æèâîòíûìè.
Ñìîäåëèðîâàííóþ íåéðîííóþ öåïü, â îòëè÷èå îò íàñòîÿùåé, ìîæíî ëèøèòü ñïîñîáíîñòè øóìåòü, ÷òî èññëåäîâàòåëè è ñäåëàëè. Íî îêàçàëîñü, ÷òî áåç íåéðîííîãî øóìà, ñîïðîâîæäàþùåãî âûáîð, íåâîçìîæíî ôîðìèðîâàíèå êàòåãîðèé. Èíûìè ñëîâàìè, äëÿ òîãî, ÷òîáû â óìå ñôîðìèðîâàëñÿ êëàññ òî÷åê, äâèæóùèõñÿ ñïðàâà íàëåâî, ìîçã äîëæåí äåëàòü âûáîð â "øóìíûõ" óñëîâèÿõ, êîãäà ÷àñòü íåéðîíîâ îäíîâðåìåííî áóäóò "àãèòèðîâàòü" çà íåïðàâèëüíûé îòâåò. Åñëè îòâëå÷üñÿ îò òî÷åê è ïîäîáðàòü áîëåå æèçíåííûé ïðèìåð, òî ïðåäñòàâèì, ÷òî âû êàæäîå óòðî âûáèðàåòå ìåæäó ÷àøêîé êîôå è ÷àøêîé ÷àÿ. Âû äåëàåòå âûáîð êàæäûé äåíü â òå÷åíèå íåäåëè, äâóõ íåäåëü, ìåñÿöà, ïîëóãîäà, è â êîíöå êîíöîâ ïðèõîäèòå ê ìûñëè, ÷òî óòðåííÿÿ ÷àøêà êîôå - èìåííî òî, ÷òî íàäî. Íî åñëè âäðóã ñëó÷èòñÿ òàê, ÷òî âàø ìîçã áóäåò äåëàòü âûáîð áåç âñÿêîãî øóìà, òî ó âàñ ïðîñòî íå ñôîðìèðóåòñÿ ñâÿçè ìåæäó óòðåííèìè ÷àñàìè è êîôå, ñàìî ïîíÿòèå óòðåííåãî êîôå áóäåò îòñóòñòâîâàòü.
Êîíå÷íî, çäåñü åñòü áîëüøîå èñêóøåíèå èíòåðïðåòèðîâàòü íåéðîííûé øóì êàê "ñîìíåíèå", èëè êàê "íåîáõîäèìîñòü ðàññìàòðèâàòü âñå âàðèàíòû ðåøåíèÿ èç âîçìîæíûõ". Âïðî÷åì, òàêèå ôîðìóëèðîâêè îòíîñÿòñÿ, ñêîðåå, ê îáëàñòè ôèëîñîôèè, êîòîðóþ ìû ïîêà âðÿä ëè ìîæåì ñîîòíåñòè ñ êîíêðåòíûìè íåéðîôèçèîëîãè÷åñêèìè ôåíîìåíàìè. Îäíàêî âïîëíå ìîæåò áûòü, ÷òî íîâûå äàííûå â áóäóùåì ïîçâîëÿò ñîçäàòü êàêèå-íèáóäü àïïàðàòíûå ìåòîäû, óëó÷øàþùèå êîãíèòèâíûå ñïîñîáíîñòè - ÷åðåç óïðàâëåíèå íåéðîííûì øóìîì. Íî ïîêà ÷òî ïðåäñòîèò âûÿñíèòü, îòêóäà îí, ñîáñòâåííî, áåðåòñÿ: òî ëè ýòî ñåíñîðíûå îòäåëû åãî ãåíåðèðóþò, òî ëè åãî ïðîèçâîäÿò äðóãèå îáëàñòè ìîçãà, êîòîðûå íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàíû ñ ïðèíÿòèåì ðåøåíèé, èëè æå çäåñü çàäåéñòâîâàíû è ñåíñîðíûé, è êîãíèòèâíûé îòäåëû âìåñòå.
|