Как работает зрение: новые данные дополнили знания по нейробиологии
Ученые доказали, что зрительная кора не просто передает картинку, а активно обрабатывает информацию. Рассказываем, как тормозящие нейроны помогают мозгу переключаться между задачами и что это значит для ИИ.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Колумбийского университета и Университета Райса опровергли классическую теорию о работе человеческого зрения. Согласно общепринятой догме, зрительная кора работает как простой кабель, пассивно передающий картинку вглубь мозга для обработки. Однако новое исследование показывает, что первичные зрительные центры сами активно участвуют в обработке информации, подстраиваясь под текущую задачу человека, пишет Medical Xpress.
В прошлогоднем исследовании с помощью фМРТ команда заметила странную активность: самые первые отделы зрительной коры меняли свою работу в зависимости от того, какую задачу выполнял человек — сортировал фигуры по форме или по цвету. Чтобы понять механизм этого переключения на уровне отдельных клеток, исследователи создали простую искусственную нейронную сеть. В отличие от современных моделей ИИ, эта модель была построена строго по законам биологии: она содержала возбуждающие и тормозящие нейроны.
Когда модели дали ту же задачу, что и людям, выяснилось, что гибкость ее поведения зависит от специфической связи: тормозящие нейроны подавляли другие тормозные клетки. Когда ученые программно ослабили эту связь, система потеряла способность быстро переключаться между правилами задачи.
Чтобы подтвердить догадку, авторы обратились к записям активности реальной коры головного мозга мышей. Ослабление работы ингибиторных нейронов действительно снизило способность мозга отслеживать контекст задачи, точно так, как предсказывала компьютерная модель.
В интервью доцент Нуттида Рунгратсамеетавееман отметила, что ключ к эффективности мозга кроется в избыточности связей. «Мы можем делать гораздо больше, чем большие языковые модели, затрачивая ничтожную долю энергии», — говорит исследовательница. Она пояснила, что современные трансформеры работают иначе, тогда как биологический мозг использует рекуррентные сети. Цель команды — перенести принципы торможения тормозных нейронов в искусственный интеллект, чтобы сделать его более энергоэффективным и адаптивным.
Сейчас группа вернулась к изучению людей, работая с пациентами клиник, у которых электроды имплантированы глубоко в мозг для лечения эпилепсии. Это позволит проверить гипотезы на основе прямой записи нейронной активности во время решения когнитивных задач.
Ранее международная команда ученых раскрыла секрет цветного зрения. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
БиологияПоделиться
