Новая вычислительная модель демонстрирует, что решётчатые клетки и пространственные клетки — два ключевых типа нейронов для навигации — могут возникать вместе из единой цели обучения: предсказания следующего сенсорного наблюдения. Исследование, проведённое Чжаоцзэ Ваном из Пенсильванского университета и опубликованное на arXiv в мае 2026 года, представляет рекуррентную нейронную сеть, следующую закону Дейла (каждый нейрон либо возбуждающий, либо тормозной) и обученную исключительно предсказывать предстоящий сенсорный вход на основе скрытых прошлых наблюдений и самодвижения.
Как работает модель
Исследователи обучили свою сеть на 1000 различных конфигурациях, варьируя сенсорный шум и уровень маскировки. Без какого-либо явного обучения пространственным кодам сеть спонтанно развила как решётчатые паттерны активности (регулярные гексагональные массивы), так и пространственные поля (активность, специфичную для местоположения). Это первая модель с одной целью, которая порождает оба типа клеток без предсуществующих пространственных представлений или отдельного обучения.
Баланс между решётчатыми и пространственными клетками контролировался двумя факторами: сенсорным шумом (больше шума увеличивало пространственные поля) и сенсорной маскировкой (больше маскировки благоприятствовало решётчатым клеткам). Модель также воспроизвела несколько экспериментальных феноменов без переобучения, включая фрагментацию решёток в лабиринтах-шпильках, слияние решёток после удаления стен, выравнивание решёток в соединённых комнатах и локально упорядоченные трёхмерные поля, наблюдаемые у летучих мышей. Примечательно, что модель воспроизвела порядок развития, в котором пространственные клетки появляются раньше решётчатых.
Почему это важно для вашего мозга
Это исследование предполагает, что клетки пространственной навигации могут возникать из фундаментального когнитивного давления: предсказания того, какую сенсорную информацию вы встретите следующей. Тот же принцип лежит в основе многих когнитивных навыков, от планирования маршрута до припоминания. Понимание того, что предсказание является ключевым двигателем организации мозга, может помочь вам оценить, почему пространственные задачи — например, навигация по новому городу или игра в стратегические игры — так сильно вовлекают гиппокамп и энторинальную кору.
Для всех, кто интересуется когнитивным улучшением, это исследование подчёркивает замечательную способность мозга извлекать структуру из опыта. Тот факт, что одна цель предсказания может порождать сложные пространственные коды, предполагает, что тренировка на задачах предсказания (например, мысленное вращение, пространственное мышление или даже некоторые видеоигры) может укрепить те же нейронные цепи, участвующие в навигации.
Что вы можете сделать
Чтобы поддержать свою пространственную память и навигационные способности, занимайтесь деятельностью, требующей предсказания и пространственного осознания: попробуйте решать головоломки, такие как лабиринты, практиковаться в запоминании маршрутов или играть в игры, требующие предвосхищения движений (например, шутеры от первого лица или стратегии). Регулярные аэробные упражнения также улучшают функцию гиппокампа и могут усилить активность решётчатых клеток.
Источник: arXiv q-bio.NC
Любопытно узнать о своём мозге? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.
