Бесцельное блуждание по магазинам полезно для ума: выводы ученых
Новая работа ученых из центра Janelia Института медицинских исследований Говарда Хьюза (HHMI) показала, что в момент свободного изучения окружающего пространства — без конкретной цели или задания — мозг формирует внутреннюю модель мира, которая впоследствии помогает быстрее и эффективнее обучаться в более структурированных ситуациях.
В ходе экспериментов ученые наблюдали за активностью десятков тысяч нейронов в зрительной коре мозга мышей, которые бегали по виртуальному коридору с различными визуальными текстурами. Некоторые из этих текстур были связаны с получением награды, другие — нет. Ученые заметили, что даже до появления конкретной задачи мозг животных активно кодировал визуальные особенности окружающей среды. Это свидетельствует о существовании так называемого неспецифического, или ненаправленного, обучения — процесса, при котором мозг, казалось бы, без особой цели, тем не менее активно запоминает и организует информацию.
Особенно интересным стало открытие, что после нескольких недель свободного исследования виртуального пространства, мыши обучались задачам (например, связыванию текстур с наградами) значительно быстрее, чем те, кто сразу начинал с выполнения конкретных заданий. Это говорит о том, что мозг заранее подготавливается к обучению, строя нейронную основу, которая впоследствии будет использована для более целенаправленной деятельности.
С помощью нового инструмента визуализации Rastermap ученые смогли увидеть четкие паттерны активности в разных зонах зрительной коры. Одни области мозга работали в условиях свободного изучения окружающего пространства, другие — активизировались при выполнении целенаправленных задач. Это разделение функций указывает на то, что мозг может одновременно использовать два типа алгоритмов обучения: один — чтобы извлекать информацию из окружающей среды без внешнего вмешательства, второй — для интерпретации этой информации в контексте поставленной задачи.
Вы можете думать, что просто бродите без дела, но в это время ваш мозг уже усердно работает, чтобы помочь вам лучше понять мир, в котором вы находитесь.Мариус Пачитариуруководитель группы Janelia
По словам ученых, столь масштабное исследование стало возможным благодаря уникальным возможностям центра Janelia — особенно использованию мезоскопа, прибора, при помощи которого можно фиксировать активность до 90 000 нейронов одновременно. Результаты работы позволяют глубже понять, как работает процесс обучения в мозге: не только с участием «учителей», но и самостоятельно, проходящего на основе накопленного опыта. Понимание этих процессов может стать основой для новых подходов в нейронауке и обучении искусственного интеллекта, поскольку оно подтверждает важность включения ненаправленного обучения в модели, которые имитируют работу человеческого мозга.
