Дослідники використовують комп'ютерні симуляції цілих тварин — з віртуальними тілами та нейронними мережами — щоб зрозуміти, як мозок, тіло та середовище разом породжують поведінку. Новий огляд від науковців EPFL у Швейцарії показує, як ці «нейромеханічні моделі» дозволяють дослідникам вимірювати те, що неможливо у реальних тварин, і генерувати прогнози, які можна перевірити в лабораторії.
Дослідження
Стаття, авторами якої є Сібо Ван-Чен та Паван Рамдя, опублікована в Current Opinion in Neurobiology (2026) і доступна на arXiv. У ній розглядаються досягнення у створенні біореалістичних нейромеханічних моделей, які розміщують штучні нейроконтролери всередині деталізованих моделей тіла, що взаємодіють із симульованим середовищем. На відміну від простіших моделей, вони включають реалістичну біомеханіку та сенсорний зворотний зв'язок, що дозволяє вивчати такі види поведінки, як ходьба, політ та пошук їжі, in silico.
Автори пояснюють, що ці моделі можуть виводити біофізичні змінні, які надзвичайно важко виміряти експериментально — наприклад, частоту спрацьовування кожного нейрона або сили на окремих м'язах. Систематично збурюючи модель (наприклад, змінюючи нейронні параметри чи фізику тіла), дослідники можуть генерувати спростовні гіпотези. Наприклад, можна перевірити, як зміна конкретної нейронної схеми впливає на локомоцію, а потім подивитися, чи викликає така ж зміна у реальній тварині відповідну поведінку.
У огляді також підкреслюється синергія між нейронаукою, робототехнікою та машинним навчанням. Ці моделі можна використовувати для створення більш спритних роботів або для покращення інтерфейсів мозок-комп'ютер. У медицині вони можуть допомогти передбачити результати неврологічних втручань, таких як глибока стимуляція мозку, до застосування пацієнтам.
Хоча огляд не містить нових експериментальних даних, він узагальнює результати багатьох досліджень, які використовували такі моделі для розкриття принципів сенсомоторного контролю.
Чому це важливо для вас
Ви можете запитати: яке відношення плодова муха з віртуальним мозком має до вашого пізнання? Відповідь криється в принципі втілення — ідеї, що мислення глибоко пов'язане з наявністю тіла та дією у світі. Розуміння того, як мозок, тіло та середовище взаємодіють у простих тварин, може пролити світло на те, як ваш власний мозок координує рухи, набуває нових навичок та адаптується до змінних умов. Це дослідження може зрештою призвести до кращих реабілітаційних роботів, розумніших протезів та лікування рухових розладів.
Що ви можете зробити
Вам не потрібна симуляційна лабораторія, щоб отримати користь. Активуйте власний контур мозок-тіло: спробуйте вивчити нову фізичну навичку, наприклад, танці або жонглювання, або випробуйте свою координацію через спорт. Ці дії змушують ваш мозок симулювати та вдосконалювати рухові команди — так само, як це роблять нейромеханічні моделі — і можуть підвищити когнітивну гнучкість.
Джерело: arXiv q-bio.NC
Цікавитесь власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.