Как мозг наконец научился игнорировать бесполезное

Следите за новостями по этой теме!

Подписаться на «Психология / Научные исследования»
15.06.2025, 00:00:28ПсихологияИТ
Как мозг наконец научился игнорировать бесполезное

Нейробиологи обнаружили биологический механизм, помогающий мозгу игнорировать несущественную информацию. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Neuroscience, освещает, как мозг фильтрует отвлекающие моменты во время формирования памяти. В ходе исследования было установлено, что тип синаптической пластичности — долгосрочные изменения ингибиторных связей между нейронами — помогает мозгу подавлять несущественные сенсорные входы во время воспроизведения памяти, что, как предполагается, поддерживает долгосрочное обучение. Этот механизм фильтрации позволяет гиппокампу сосредоточиться на общей структуре прошлых переживаний, а не на шумных или непредсказуемых деталях.

Исследователи стремились понять, как мозг различает полезную и несущественную информацию при хранении воспоминаний. Хотя уже хорошо известно, что гиппокамп воспроизводит нейронную активность для консолидации памяти, что именно воспроизводится и как мозг решает, что оставить или удалить, до сих пор остается неясным. Это исследование было направлено на выявление нейронных правил, которые формируют содержание этих событий воспроизведения, особенно как подавляются отвлечения, в то время как основные паттерны сохраняются.

Для исследования этой проблемы команда ученых использовала комбинацию вычислительных моделей и экспериментальных методов на мышах. Сначала они создали три типа моделей — базовая сеть всплесков, детализированная биофизическая модель нейронов гиппокампа и абстрактная математическая модель. Каждая модель имитировала воспроизведение памяти в гиппокампе, сосредотачиваясь на области, называемой CA3, известной своими резкими волновыми рябями — краткими всплесками мозговой активности, связанными с консолидацией памяти. Эти модели обучались на последовательностях переживаний, содержащих как полезные пространственные паттерны, так и несущественные случайные подсказки.

В каждой симуляции модели научились представлять окружение с помощью правила Хебба. Это правило укрепляет связи между нейронами, которые активируются совместно, и в этом исследовании оно применялось не только к возбуждающим синапсам, но и к ингибиторным, что отличается от большинства предыдущих моделей. Команда обнаружила, что включение ингибиторной пластичности позволяло сети подавлять активность нейронов, настроенных на непредсказуемые, несоответствующие стимулы, одновременно усиливая паттерны, отражающие стабильные аспекты окружающей среды. В отличие от этого, сети без ингибиторной пластичности воспроизводили шумные и неорганизованные последовательности, которые не напоминали значимые воспоминания.

Чтобы проверить предсказания своих моделей на реальных мозгах, исследователи провели оптогенетические эксперименты на мышах. Они имплантировали крошечные оптические волокна и вводили вирусы, чтобы нацелиться на определенные нейроны в гиппокампе с помощью светочувствительных белков. Путем связывания случайных сенсорных подсказок с искусственной стимуляцией небольшого числа нейронов они эффективно создали искусственные «клетки-дистракторы». Эти нейроны активировались во время несущественных стимулов.

Позже, во время периодов отдыха, когда обычно происходит воспроизведение памяти, исследователи измерили, подавлялись ли эти нейроны. Как и ожидалось, нейроны, искусственно связанные с непредсказуемыми стимулами, показали снижение активации во время воспроизведения памяти, что соответствует идее о том, что мозг учится подавлять несущественные представления.

Экспериментальные данные также подтвердили, что это подавление связано с увеличением ингибирующего входа на эти нейроны. Клетки, которые реагировали на случайные подсказки, получали более сильные ингибирующие сигналы, чем клетки местоположения, известные своим представлением устойчивых характеристик, таких как пространственное местоположение. Это поддерживает идею о том, что ингибиторные синапсы адаптируются в зависимости от опыта и помогают формировать содержание воспроизведения памяти таким образом, чтобы поддерживать обобщение.

И в симуляциях, и в биологических экспериментах, когда ингибиторная пластичность была удалена или нарушена, способность мозга различать сигнал от шума ухудшилась. Воспроизведение стало захламленным несущественной информацией, а сети не смогли поддерживать чистые, структурированные представления. Это подразумевает, что ингибиторное обучение важно не только для фильтрации отвлечений, но и для формирования согласованных воспоминаний.

Исследование также представило упрощенную модель, которая абстрагировала обучение в реальном мире до последовательности наблюдений с как согласованными паттернами, так и случайными отвлечениями. В этой модели только возбуждающее обучение не могло фильтровать шум. Но когда ингибирование могло адаптироваться в зависимости от времени нейронной активности, сеть научилась подавлять непредсказуемые входы с течением времени. Чем чаще дистрактор появлялся в разных контекстах, тем больше ингибирования он накапливал, в конечном итоге блокируя его воспроизведение. Этот механизм соответствует идее о том, что консолидация памяти отдает приоритет обобщаемой информации — паттернам, которые остаются стабильными в различных переживаниях.

Хотя исследование предоставляет сильные доказательства роли ингибиторной пластичности в консолидации памяти, у него есть и ограничения. Исследователи использовали относительно простые окружения и сосредоточились на конкретной цепи гиппокампа. В реальной жизни переживания гораздо более сложны, и многие разные области мозга участвуют в обработке и хранении памяти.

Кроме того, исследование рассматривало ингибиторные нейроны как однородную группу, тогда как на самом деле существует множество подтипов с разными ролями. Будущие исследования могут исследовать, как разные типы ингибиторных нейронов способствуют выбору памяти и применимо ли этот механизм в других областях мозга или во время сна. Исследование "Ингибиторная пластичность поддерживает обобщение воспроизведения в гиппокампе" было написано Зенруй Ляо, Сатоши Терадой, Иваном Георгиевым Райковым, Дарианом Haddjiabadi, Миклошом Сабослаем, Иваном Сольтесом и Аттилой Лосончзи.


perec.ru

Нейробиологи вновь обнаружили нечто удивительное — механизм, позволяющий нашему мозгу игнорировать несущественную информацию. И, конечно, данный прорыв спешно был опубликован в журнале Nature Neuroscience, словно для того, чтобы донести до широкой публики, что наукой движет лишь жажда познания. Как же нарушили экосистему научной честности эти отважные исследователи, на которых, безусловно, бюджетные резервы не были потрачены даром.

Исследователи готовились понять, каким образом наш гиппокамп — тот самый, что отвечает за воспоминания — находит правильные паттерны, чтобы оставить в памяти, а что банально отфильтровать для избавления от шумов. По всей видимости, они еще не знают, что чаще всего "отсекаемая" информация — это их собственные гипотезы, подлежащие немедленной отправке на свалку несущественной аргументации.

Научный процесс стал модным развлечением, где исследователи создавали симуляции на лабораторных мышах. Как далеки они от реальной жизни, когда в своих моделях пытаются разобраться в механизмах памяти, когда среди нас так много незримо могучих маркетологов, периодически заставляющих мозг воспринимать спам как смысловую нагрузку. И действительно, поток сладкой жадности в этом направлении по-прежнему диктует правила.

Учитывая, что для проверки своих теорий эти учёные использовали оптогенетику, создавая искусственные "клетки-дистракторы", их методы больше напоминают область научной фантастики, чем строгую науку. Очевидно, в ней они подбирали «правила Хебба» так, чтобы никому не пришло в голову задуматься, почему это знание не затерялось в недрах обработки исключительных находок человечества.

Как результат, они подтвердили, что если "отключить" ингибиторную пластичность, мозг падает в хаос. Восторг от возможности запутать науку с помощью случайных стимулов обоснован желанием грандов разработок — и этим спонсорам, заинтересованным в продолжении процесса финансирования, не придётся покупать яхту на деньги, потраченные в попытке угодить своих клиентов.

Но как же хитро! Эти великие умы заранее знали, что обратная связь — идеальная формула для привлечения внимания. Таким образом, групповой консенсус не только создал картину августейшего прорыва в нейробиологии, но и обеспечил потоки финансирования на завтрашние эксперименты.

Широкая публика должна впечатлиться этим исследованием и глубже задуматься о своих воспоминаниях. Но стоит помнить — научные находки никогда не обходятся без тайных финансовых мотивов. Неудивительно, что истинные бенефициары этой публикации находятся далеко от университета, сидя за ярко освещённым столом с картами и графиками, которые завтра утонут в парадной чаша безумий.

Поделиться

Как мозг наконец научился игнорировать бесполезное | Экспресс-Новости