MIT atradimas: smegenys tas pačias neuronų grandines naudoja skirtingoms užduotims

MIT neuromokslininkai rado pirmųjų įrodymų, kad smegenys naudoja lanksčius, universalius neuroninius modulius: prefrontalinėje žievėje esančias neuronų grupes, kurios darbinėje atmintyje gali persijungti tarp jutiminės informacijos ir veiksmų planų saugojimo, užuot kaskart rėmusiosios tik konkrečiai užduočiai skirtomis grandinėmis.

Kognityviniai statybiniai blokai

Pirmadienį mokslo žurnale „Nature Neuroscience“ paskelbti tyrimo rezultatai yra Mrigankos Suro iš MIT Picowerio mokymosi ir atminties instituto bei Timothy Buschmano iš Prinstono neuromokslų instituto bendradarbiavimo vaisius. Pagrindinis autorius Yuma Osako, MIT postdoktorantas, apibūdino esminį atradimą: „Smegenys neišskiria atskiros neuronų grupės kiekvienai informacijos rūšiai. Priešingai, jos naudoja tas pačias neuronų populiacijas tam pačiam skaičiavimui su skirtingų tipų informacija atlikti.“news.mit+1

Tyrėjų komanda išmokė peles atlikti atidėto pavyzdžio atitikimo užduotį, kurioje jos turėjo nustatyti, ar dviejų garsų tonas yra vienodas, ir atitinkamai sureaguoti. Užduoties metu registruodami tūkstančių neuronų elektrinius impulsus, mokslininkai nustatė skirtingas neuronines poerdves (koordinuotus daugelio neuronų aktyvumo modelius), susijusias su stimulų apdorojimu ir atminties išlaikymu.bioengineer

Panašu, kad momeninėje žievėje esantys neuronai buvo skirti jutiminei garsų atminčiai saugoti. Tačiau prefrontalinėje žievėje neuronų grupė keitė savo vaidmenis priklausomai nuo užduoties etapo: pauzės tarp garsų metu jie saugojo jutiminę atmintį, o po antrojo garso išlaikė gyvūno veiksmų planą.sflorg+1

Nuo pelių iki mašinų

Mokslininkai patvirtino savo išvadas naudodami dirbtinius rekurentinius neuroninius tinklus, apribotus pelių duomenimis. Kai jie imitavo tam tikrų neuronų grupių nutildymą, vienos grupės veiklos sutrikdymas sutrukdė konkrečiam skaičiavimui, o kitus paliko nepažeistus, o tai atitinka specializuotus, bet daugkartinio naudojimo modulius.bioengineer

T. Buschmanas šią sistemą palygino su „kognityvinėmis Lego kaladėlėmis“, kurias galima lanksčiai derinti siekiant sukurti naują elgseną. „Tai reiškia, kad kiekvieną kartą, kai norite išmokti naują užduotį, jums nereikia kurti visiškai naujos grandinės informacijai išlaikyti atmintyje“, sakė jis.news.mit

Reikšmė pažinimui ir dirbtiniam intelektui

Šis atradimas padeda suprasti, kaip gyvūnai atlieka sudėtingas užduotis kintančiomis sąlygomis, turėdami ribotą neuronų skaičių. Jei kognityvinės operacijos yra sudarytos iš daugkartinio naudojimo modulių, naujos užduoties mokymasis gali būti susijęs su modulių tarpusavio jungčių keitimu, o ne visiškai naujų grandinių kūrimu. Toliau tyrėjai planuoja ištirti, ar šių modulių slopinimas skirtingais užduoties etapais turi įtakos elgsenai, o tai galėtų patvirtinti priežastinį jų vaidmenį lanksčiame pažinime.news.mit+1

Tyrimą finansavo JAV Nacionaliniai sveikatos institutai, „Picower“ instituto inovacijų fondas ir kelios tarptautinės stipendijos.sflorg