Рекурентні нейронні мережі (RNN) можуть перемикатися між різними мозковими ритмами, використовуючи принаймні три різні механізми, згідно з новим дослідженням Ютаки Ямагуті та Шоти Накамури. Їхнє дослідження, опубліковане на arXiv у травні 2026 року, показує, що ці механізми включають зміни в тому, які нейрони активні, зсуви загальної активності мережі та точне налаштування часу між нейронами.
Дослідження
Дослідники навчили 20 RNN з нейроспецифічними навчальними часовими константами (leaky integrator) виконувати завдання перемикання між чотирма смугами ритмів. Мережі мали на вимогу генерувати тета- (4–8 Гц), альфа- (8–12 Гц), бета- (12–30 Гц) та гама-ритми (30–100 Гц). Вони виявили, що низькочастотні ритми (тета, альфа) залучали багато нейронів, які працювали разом, тоді як високочастотні ритми (бета, гама) домінувала невелика субпопуляція нейронів із короткими часовими константами. Негативна кореляція між часовою константою та амплітудою в узгодженому режимі посилювалася з частотою.
Для перемикання між ритмами мережі використовували кілька співіснуючих механізмів: зміну активної субпопуляції, загальномережеві зсуви базової активності, які переміщують робочу точку поблизу різних нестійких фіксованих точок, та міжнейронну реорганізацію фаз, яка вибірково гасить або підтримує смугові компоненти у виході популяції. Механізм, застосований для кожної пари режимів, варіювався у різних навчальних запусках, виявляючи виродженість навчених рішень.
Чому це важливо
Ці результати паралельні співіснуванню ритм-специфічних та мультиритмічних інтернейронів, про які повідомлялося в біологічних ланцюгах. Це створює потенційну основу для інтерпретації частотно-специфічної функціональної диференціації в нейронних системах, наприклад, як мозок перемикається між різними когнітивними станами. Для тих, хто цікавиться власним пізнанням, це дослідження підкреслює, що мозок має кілька шляхів для досягнення одного й того ж поведінкового результату — принцип, який може лежати в основі когнітивної гнучкості.
Що ви можете зробити
Хоча ви не можете безпосередньо контролювати свої нейронні часові константи, ви можете тренувати гнучкість свого мозку, практикуючи завдання, що вимагають перемикання між різними психічними станами — наприклад, чергування сфокусованої роботи та творчого мислення. Нейрофідбек та двонаправлене тренування також можуть допомогти покращити здатність вашого мозку перемикати ритми.
Джерело: arXiv q-bio.NC
Цікавитеся власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.
