Как мозг учится видеть мир: учёные заглянули в мозг новорождённых хорьков
Фото: Unsplash. Автор: BUDDHI Kumar SHRESTHA
Представьте себе: маленький хорёк открывает глаза впервые в жизни. Что он видит? Оказывается, сначала — полный хаос! Международная команда учёных из Института перспективных исследований во Франкфурте и Института нейронаук Макса Планка во Флориде заглянула прямо в мозг этих очаровательных зверьков, чтобы понять, как формируется зрение у млекопитающих. И знаете что? Результаты оказались просто поразительными!
Нейробиологи давно знали, что мозг развивается в два этапа. Сначала, ещё до рождения, формируются базовые нейронные сети — можно сказать, «заводская настройка » от природы. А потом начинается самое интересное — он подстраивается под опыт, который получает малыш. Как говорится, «прошивка » обновляется! Это похоже на то, как если бы природа сначала установила базовую операционную систему, а потом позволила ей самонастраиваться под нужды пользователя. Для своего исследования учёные использовали особую технику визуализации, при которой нейроны светятся, когда активируются. Метод называется кальциевой визуализацией in vivo, и он позволяет буквально видеть, как «загораются » нейроны в момент их активации. Представьте себе новогоднюю гирлянду, только вместо лампочек — живые клетки мозга!
И вот что оказалось: когда хорёк впервые открывает глазки, его мозг буквально не знает, что делать с информацией. Представьте, как если бы вы впервые включили компьютер, на котором ещё не установлены драйверы — картинка есть, но какая-то нестабильная и странная. Сигналы поступают, но мозг пока не может создать из них чёткую картину мира. Но природа мудра и запаслива! Всего через неделю зрительного опыта мозг малыша научается создавать стабильные образы увиденного. Учёные даже создали компьютерную модель, которая имитирует этот процесс обучения. Оказалось, что всё дело в взаимодействии двух типов нейронных сетей: одна отвечает за приём сигналов, а вторая — за их обработку и уточнение. Прямо как в современных системах искусственного интеллекта! Исследователи обнаружили, что спонтанная активность мозга до открытия глаз существенно отличается от той, что возникает после. Удивительно, но даже без визуального опыта мозг уже готовится к своей будущей работе!
Самое интересное, что эти исследования могут помочь не только в понимании развития детского мозга, но и в создании искусственного интеллекта. Кто бы мог подумать, что маленькие хорьки помогут нам понять, как лучше учить роботов «видеть «! Возможно, именно этот природный алгоритм обучения поможет создать более совершенные системы компьютерного зрения. Учёные особо отмечают, что процесс формирования стабильных визуальных представлений происходит благодаря согласованной работе «прямых » и «обратных » связей в коре головного мозга.
Конечно, впереди ещё много работы, но уже сейчас можно сказать — природа создала невероятно эффективную систему обучения зрению. А мы, люди, только начинаем понимать, как она работает. И чем больше мы узнаём, тем больше поражаемся гениальности этой системы. Это исследование открывает новые горизонты не только в нейробиологии, но и в медицине. Понимание того, как формируется зрение в раннем возрасте, может помочь в разработке методов лечения различных нарушений зрения у детей. А может быть, эти знания помогут создать более эффективные методы реабилитации после травм зрительной системы.
