Мозг превращает окружающий мир в карту

Специалисты из научного центра Janelia Research Campus (США) провели детальное наблюдение за тем, как в мозге формируются такие карты. В течение нескольких недель они отслеживали активность тысяч нейронов у животных, обучавшихся ориентироваться в виртуальных коридорах. Эксперимент показал, что в процессе обучения клетки мозга постепенно начинают по-разному реагировать на внешние сигналы, помогая отличать похожие места.

Ученые использовали мышей, которые учились находить воду в двух похожих виртуальных коридорах. В одном коридоре награда находилась ближе, в другом — дальше. В начале каждого пути давался визуальный сигнал (например, полоски или точки), который подсказывал, где следует ожидать вознаграждение.

Сначала животные не понимали разницы и искали воду повсюду. Постепенно они усвоили закономерность: начинали игнорировать места, где награды не было, и точно знали, в каком коридоре стоит ждать воду вблизи, а в каком — подальше.

На начальном этапе обучение почти не влияло на активность нейронов — коридоры воспринимались одинаково. Однако со временем сигналы мозга стали всё сильнее отличаться: он начал формировать две разные «карты», которые помогали мышам точно различать похожие пути.

Этот процесс похож на то, как мы привыкаем к новому зданию. Сначала все этажи кажутся одинаковыми, но спустя несколько дней мы запоминаем особенности каждого и больше не путаем их.

Разобравшись, как мозг строит такие карты, специалисты смогут лучше понять механизмы памяти и мышления. Эти знания помогут не только в лечении нарушений памяти, но и в разработке более «умных» систем искусственного интеллекта, способных запоминать и анализировать информацию так же, как человеческий мозг.

«Наши данные показывают, какие вычисления происходят в мозге во время обучения. Это шаг к пониманию того, как он кодирует информацию и создает модели окружающего мира», — говорит один из авторов исследования Вейнань Сан.