Рекуррентные нейронные сети (РНС) могут переключаться между различными ритмами мозга, используя как минимум три различных механизма, согласно новому исследованию Ютаки Ямагути и Сёты Накамуры. Их работа, опубликованная на arXiv в мае 2026 года, показывает, что эти механизмы включают изменения в том, какие нейроны активны, сдвиги общей активности сети и тонкую настройку временных соотношений между нейронами.
Исследование
Исследователи обучили 20 РНС с утечкой и нейрон-специфическими обучаемыми временными константами на задачу переключения между четырьмя частотными диапазонами. Сети должны были воспроизводить тета- (4–8 Гц), альфа- (8–12 Гц), бета- (12–30 Гц) и гамма-ритмы (30–100 Гц) по требованию. Они обнаружили, что низкочастотные ритмы (тета, альфа) вовлекают многие нейроны, работающие совместно, в то время как высокочастотные ритмы (бета, гамма) доминируются небольшой субпопуляцией нейронов с короткими временными константами. Отрицательная корреляция между временной константой и амплитудой согласованной моды усиливалась с частотой.
Для переключения между ритмами сети использовали несколько сосуществующих механизмов: смена активной субпопуляции, общесетевые сдвиги базового уровня, которые перемещают рабочую точку вблизи различных неустойчивых неподвижных точек, и межнейронная реорганизация фаз, которая избирательно подавляет или поддерживает компоненты полосы в популяционном выходе. Механизм, используемый для каждой пары режимов, варьировался в разных обучающих прогонах, что выявляет вырожденность обученных решений.
Почему это важно
Эти результаты параллельны сосуществованию ритм-специфичных и многоритмовых интернейронов, описанных в биологических цепях. Это предоставляет возможную основу для интерпретации частотно-специфичной функциональной дифференциации в нейронных системах, например, как мозг переключается между различными когнитивными состояниями. Для всех, кто интересуется собственным познанием, это исследование подчеркивает, что мозг имеет множество путей для достижения одного и того же поведенческого результата — принцип, который может лежать в основе когнитивной гибкости.
Что вы можете сделать
Хотя вы не можете напрямую контролировать свои нейронные временные константы, вы можете тренировать гибкость своего мозга, практикуя задачи, требующие переключения между различными ментальными состояниями — например, чередование сосредоточенной работы и творческого мышления. Нейрофидбэк и тренировки с двойными задачами также могут помочь улучшить способность вашего мозга переключать ритмы.
Источник: arXiv q-bio.NC
Интересуетесь собственным мозгом? Пройдите наш бесплатный адаптивный IQ-тест или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.
