Учёные впервые наблюдают, как мозг сохраняет несколько версий событий одновременно, открывая новые горизонты в понимании человеческого восприятия.
Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили, что в головном мозге мышей формируются четкие нейронные "модели" различных гипотез. Это стало первым экспериментальным подтверждением того, что мозг способен одновременно обрабатывать несколько альтернативных версий реальности, выбирая ту, которая, как выясняется, ведет к желаемому результату. Результаты работы опубликованы в издании Nature Neuroscience.
Когда мы пытаемся вспомнить знакомое место, но детали еще неясны — например, среди множества схожих кирпичных зданий, — мозг может обрабатывать несколько вероятных вариантов: "Может, это здание? Или, возможно, то, что дальше по улице?" Как оказалось, такая способность к "ментальному ориентированию" не является исключительной для человека.
Исследовательская группа под руководством профессора Марка Харнетта изучила функционирование области мозга, известной как ретроспленальная кора. Этот участок взаимосвязан с навигацией и получает данные от зрительной коры, гиппокампа и других важных зон мозга. Интересно, что у человека эта область также играет ключевую роль в формировании пространственной памяти и восприятии окружающего мира, что подчеркивает общие механизмы обработки информации.
В ходе эксперимента мышей поместили в круглый лабиринт с 16 отверстиями на стенах. Только одно из них давало вознаграждение, и для поиска необходимо было ориентироваться по светящимся точкам на полу.
В дальнейшем задача усложнилась — появлялись две идентичные точки, но лишь та, которая находилась против часовой стрелки, указывала на награду. При этом мышь никогда не имела возможности видеть обе точки одновременно, ей приходилось отслеживать свое местоположение, вспоминая, какой путь она уже прошла и в каком направлении движется.
На протяжении выполнения данного задания ученые фиксировали активность нейронов в ретроспленальной коре. Они заметили, что в моменты неопределенности — когда мышь еще не знала, какая из точек указывает на награду — в головном мозге возникали два четко разных паттерна активности.
Каждый из них соответствовал одной из гипотез: "я нахожусь здесь" или "я там". Когда информация становилась достаточной для принятия решения, оба паттерна "схлопывались" в тот, что соответствовал верному варианту. Таким образом, мозг мыши не просто "хранил" альтернативы — он активно использовал их для вычисления пути к цели.
Забавно, что аналогичные "двойные представления" ранее были отмечены в работе искусственной нейросети, обученной решать подобные задачи. Исследования показали, что в мозге мышей тоже организуется активность в плотно связанных нейронных сетях, образующих нечто вроде "умных блоков", которые способны гибко переключаться между вариантами. Это открытие может предложить новые перспективы для применения нейросетевых моделей в анализе сложных данных и принятии решений.
Авторы исследования полагают, что это открытие может не только углубить понимание того, как мозг справляется со сложными задачами, но и способствовать дальнейшему развитию систем искусственного интеллекта, которые могут оперировать неопределенной информацией так же, как это делают живые организмы. Будущие исследования могут помочь углубить это понимание и привести к созданию более совершенных технологий, включая автономные системы и роботов, способных адаптироваться к изменяющимся условиям.
