Більшість нейронів у мозку ссавців — це не спеціалізовані інструменти, а універсальні багатозадачники, які одночасно кодують багато різних типів інформації, згідно з новим дослідженням, опублікованим у Nature.
Дослідження
Дослідники з Інституту Цукермана Колумбійського університету під керівництвом головного дослідника Стефано Фузі, доктора філософії, проаналізували величезний набір даних від Міжнародної лабораторії мозку. Команда вивчила записи з 43 різних кортикальних областей у мишей — одне з найбільш всеохопних досліджень активності мозку, коли-небудь проведених. Їхнє питання було простим: чи кожен нейрон є спеціалістом, присвяченим вузькій задачі, чи більшість нейронів виконують багато завдань одночасно?
Відповідь була вражаючою. Нейрони-спеціалісти існують, але вони є винятком. Переважна більшість — універсали. Ці клітини одночасно кодують кілька змінних — таких як колір, форма, орієнтація та поведінкова цінність — створюючи те, що дослідники називають «високовимірним представленням». Замість одного нейрона для одного завдання, мозок об'єднує багато атрибутів разом, повторно використовуючи ту саму нейронну популяцію для десятків різних обчислювальних завдань.
«Ми повинні відійти від цього образу мозку як машини, зробленої з шестерень, де кожна шестерня має точне призначення, якому ми можемо прикріпити ярлик», — сказав Фузі. «Замість цього, більшість нейронів можуть демонструвати величезну різноманітність відповідей, і це може допомогти мозку вирішувати величезну кількість різних завдань».
Математичний наслідок дослідження є значним: аналіз окремих нейронів по одному робить майже неможливим декодування того, що робить мозок. Справжній сигнал з'являється лише тоді, коли дослідники спостерігають популяцію як колектив. Це перевертає десятиліття класичних досліджень, які відкидали нейрони, чиї індивідуальні виходи здавалися важкими для категоризації.
Незважаючи на їхній спільний універсальний стиль, ці нейрони не є надлишковими. Кожен зберігає свій унікальний підпис змішаних змінних, підтримуючи максимальну обчислювальну ефективність. Доктор Лоренцо Позані порівнює картування цих мереж з оглядом політичних карт голосування: здалеку виникають чіткі регіональні кластери, але наблизьте — і ви знайдете високозмішану екосистему індивідуальної обробки. Дослідження вже привернуло увагу — понад 11 000 завантажень препринтів до рецензування. Команда Фузі зараз співпрацює з групою доктора Уелі Рутісхаузера в Калтехі, щоб картувати дані людської нейрохірургії та перевірити, чи використовує людська кора ідентичну архітектуру.
Чому це важливо
Це відкриття змінює наше уявлення про когнітивну гнучкість. Якщо більшість нейронів є універсалами, то сила мозку походить від його колективної мережі, а не від ізольованих спеціалістів. Для вас це означає, що такі здібності, як вивчення нових навичок, перемикання між завданнями та адаптація до нових ситуацій, можуть покладатися на ті самі гнучкі нейронні популяції. Це також свідчить про те, що тренування однієї когнітивної навички потенційно може принести користь іншим, оскільки основні нейрони вже виконують багато завдань. Дослідження кидає виклик ідеї, що мозок є сукупністю фіксованих модулів — погляд, який має наслідки для того, як ми підходимо до освіти, реабілітації та тренування мозку.
Що ви можете зробити
- Приймайте різноманітні розумові виклики: Оскільки нейрони є універсалами, крос-тренування мозку різними видами діяльності — головоломками, музикою, мовою, стратегічними іграми — може зміцнити гнучкі мережі.
- Зосередьтеся на мисленні на рівні популяції: Не зациклюйтеся на вправах для одного завдання. Реальне пізнання використовує багато змінних одночасно, тому практикуйте складні, багатогранні проблеми.
- Залишайтеся допитливими щодо власного мозку: Розуміння того, що ваші нейрони створені для універсальності, може мотивувати вас продовжувати вивчати нове.
Джерело: Neuroscience News
Цікавитеся своїм мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний тест IQ або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.