Новая работа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего и их коллег раскрывает, что возбуждающе-тормозные (E-I) сети мозга функционируют как конкурентная игра, где каждый нейрон выступает в роли агента, стремящегося минимизировать собственную энергию. Этот результат, опубликованный на arXiv, предлагает новую основу для понимания того, как нейронные цепи достигают стабильности и выполняют вычисления без необходимости симметрии связей — основного ограничения предыдущих энергетических моделей.
Исследование
Под руководством Симоне Беттети, Уильяма Ретнараджа, Александра Давыдова, Хорхе Кортеса и Франческо Булло команда расширила энергетические модели на асимметричные сети с частотой разрядов. В классических моделях энергетические ландшафты работают только при симметричных связях — условии, редко встречающемся в биологии. Рассматривая каждый нейрон как эгоистичного агента, исследователи обнаружили теоретико-игровую структуру, лежащую в основе нейронной динамики. Они использовали строгие принципы устойчивости из теории сетей для анализа того, как E-I контуры регулируют активность. Применяя свою модель к стандартным схемам, таким как Вильсона-Коуэна и латеральное торможение, они показали, что микросхемы латерального торможения в кортикальных колонках действуют как усилители контраста, избирательно обостряя тонкие различия в сенсорных входах через иерархическое взаимодействие возбуждения и торможения. Это соединяет энергетический и теоретико-игровой взгляды на нейронные вычисления.
Почему это важно
Это исследование предоставляет биологически обоснованный способ проектирования стабильных нейронных архитектур, что может повлиять на искусственный интеллект и вычисления, вдохновленные мозгом. Для повседневного познания оно углубляет наше понимание того, как мозг балансирует возбуждение и торможение для поддержания стабильности при обработке информации — процесс, критически важный для внимания и обучения. Понимание этих принципов может помочь объяснить, почему когнитивные тренировки, требующие торможения, могут улучшать умственную остроту.
Что вы можете сделать
Занимайтесь деятельностью, требующей торможения, например тестом Струпа или сложными головоломками, чтобы укрепить баланс E-I в своем мозге. Регулярная практика когнитивных упражнений может улучшить вашу способность фильтровать отвлекающие факторы и сосредотачиваться на важных деталях.
Источник: arXiv q-bio.NC
Хотите узнать свой мозг? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.
