Исследователи из Массачусетского технологического института провели открытие, показавшее, что у мышей в мозгу формируются четкие нейронные «представления» для разных гипотез. Это является первым экспериментальным подтверждением того, что мозг может многозадачно обрабатывать различные версии реальности и выбирать ту, которая ведет к достижению нужной цели. Данное исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
Когда мы ищем знакомое место, но не уверены в деталях, например, среди множества одинаковых кирпичных зданий, наш мозг может удерживать несколько возможных вариантов: «Это то здание или другое дальше по улице?» Оказалось, что такая способность «мысленного навигирования» не является уникальной для человека.
Команда под руководством профессора Марка Харнетта изучала, как функционирует участок мозга — ретроспленальная кора, связанный с навигацией и интегрирующий данные от зрительной коры, гиппокампа и других областей мозга.
Мышей поместили в круглый лабиринт с 16 отверстиями по периметру, где только одно из них предоставляло награду. Ориентироваться нужно было по светящимся точкам на полу. Со временем задача усложнилась: появлялись две одинаковые точки, и только та, что была расположена против часовой стрелки, указывала на награду. Мышь не могла видеть обе точки одновременно и должна была понимать, где она находится, вспоминая пройденный путь и направление движения.
В процессе выполнения этой задачи, исследователи наблюдали активность нейронов в ретроспленальной коре. Было выявлено, что в моменты неопределенности, когда мышь еще не знала, какая точка ведет к награде, формировались два четко различимых паттерна активности, каждый из которых соответствовал одной из гипотез: «я здесь» или «я там». Когда информации становилось достаточно для принятия решения, оба паттерна «схлопывались» в один, соответствующий верному решению. Это говорит о том, что мозг мыши не просто хранил возможные варианты, а активно их использовал для достижения цели.
Примечательно, что схожие «двойные представления» ранее были обнаружены в работе искусственной нейросети, обученной решать аналогичную задачу. Сравнения показали, что активность в мозге мышей также организуется в плотно связанные нейронные сети, напоминающие «умные блоки», которые умеют гибко переключаться между вариантами.
По мнению авторов, это открытие может не только углубить понимание того, как мозг решает сложные задачи, но и помочь в разработке систем искусственного интеллекта, способных работать с неопределенной информацией так же эффективно, как это делают живые организмы.
Ранее был обнаружен способ сохранения когнитивных функций при деменции.