Ваша моторна кора не просто каже м'язам, що робити — вона окремо кодує навіщо ви це робите. Нове дослідження показує, що спалахи високочастотних імпульсів окремих нейронів несуть інформацію про ціль, тоді як загальна частота імпульсації кодує сам рух. Це розділення може пояснити, як ми миттєво адаптуємося до нових цілей без перенавчання.
Дослідження
Крістіано Капоне та колеги з Університету Флоренції та інших установ записували активність моторної кори макак під час виконання завдань на досягнення. Вони виявили, що «частка спалахів» нейрона — частка його імпульсів, що виникають у високочастотних спалахах — вибірково кодує цільову мету (наприклад, досягти лівої чи правої цілі), незалежно від патерну руху. Цей ефект був надзвичайно послідовним у 12 сесіях запису на трьох тваринах і в двох лабораторіях (усі p<10⁻¹²). Важливо, що результат зберігався навіть тоді, коли дослідники статистично видаляли будь-який вплив загальної частоти імпульсації, доводячи, що інформація про ціль зосереджена в спалахах.
Автори пропонують механізм: у пірамідних нейронах шару 5, коли сигнал, пов'язаний з ціллю, надходить до апікального дендрита, а стано-залежний сигнал одночасно впливає на базальні дендрити, нейрон генерує спалах. Імовірність спалаху, таким чином, дорівнює добутку сигналів цілі та стану — білінійний вентиль G(g)·Y(s). Двокомпартментна модель спайкінгу відтворила ефект. Вбудовування цього вентиля в агента навчання з підкріпленням дозволило узагальнення на нові цілі без попереднього навчання та швидку онлайн-адаптацію, що дає обчислювальну перевагу.
Чому це важливо
Це відкриття пропонує конкретну клітинну основу для того, як мозок розділяє «що» і «чому». Для навчання та пам'яті це свідчить, що формування окремих нейронних кодів для цілей і дій може зробити перенесення навичок більш ефективним. Для тренування мозку це означає, що практика перемикання цілей (наприклад, зміна цілей при збереженні того самого руху) може зміцнити цей механізм кодування спалахами, потенційно покращуючи когнітивну гнучкість.
Що ви можете зробити
Спробуйте тренування з різними цілями: виконуючи звичний рух (наприклад, відбиваючи ритм), змінюйте ціль (наприклад, відбивайте, щоб потрапити в ціль, потім відбивайте, щоб уникнути цілі). Це може задіяти систему вентиля спалахів. Також участь у стратегічних іграх, що вимагають швидкої переоцінки цілей (як зміна цілей у спортивних іграх з м'ячем), може тренувати нейронне кодування спалахами.
Джерело: arXiv q-bio.NC
Цікавитеся власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.
