Нейронный шум помогает учиться

США

• Человек

Ученые- нейробиологи из Стэнфорда еще 20 лет назад обнаружили у некоторых нейронов мозга странную шумовую активность - они реагировали на такие стимулы, которые, как казалось, не имели к ним никакого отношения. Эта активность фиксировалась тогда, когда мозг принимал какое- то решение. В эксперименте животные должны были определить, как движутся точки на экране - справа налево или наоборот. С помощью такой модели можно выяснить, какие процессы в мозге сопровождают формирование категорий. Это одна из самых общих особенностей психики, лежащих в основе процесса обучения - категоризация объектов и явлений.

В результате эксперимента удалось обнаружить группу нейронов, которые реагируют на движение. Причем, среди них были такие, какие активизировались именно в момент принятия решения. Их активность выглядела так, будто одни клетки при появлении движущейся точки кричали "слева направо!", а другие одновременно "справа налево!". И это вне зависимости от того, куда на самом деле двигалась точка. Уровень шума снижался при получении награды за правильный ответ - она настраивала нейроны , делая их более разборчивыми и менее шумными. Нейроны начинали реагировать только на точки одной, своей категории. Особенно удивило исследователей то, что шум происходил не на тех участках коры, которые связаны с принятием решения.

И только сейчас удалось отчасти выяснить, зачем шумят нейроны в непрофильных отделах мозга. Компьютерная модель, разработанная Татьяной Энгил (Tatiana Engel) и ее коллегами, имитировала работу нейронных цепей мозга, связывая сенсорные области мозга с категоризирующими. Модель можно было лишить способности шуметь, что и проделали нейробиологи. И оказалось, что без нейронного шума невозможно формирование категорий. То есть, чтобы сформировать класс точек, движущихся в определенном направлении, мозг должен делать выбор в условиях, когда часть нейронов агитируют за неправильный ответ. Пока непонятно предназначение такого механизма. Предстоит также понять, откуда берется этот шум - генерируют ли его сенсорные отделы или отделы, непосредственно связанные с принятием решений, или задействованы и те и другие.

Вера Максимова, 23.03.2015 11:48