Как мозг рисует карты: нейробиологи расшифровали внутренний GPS человека

В эксперименте мыши учились различать два виртуальных коридора: один с наградой в ближайшем месте, другой — в дальнем. Сначала активность нейронов была похожа для обоих коридоров. Но по мере обучения нейроны начали создавать уникальные карты для каждого коридора, учитывая не только видимые особенности, но и скрытую информацию (например, сигнал о местоположении награды).

«Одна из конечных целей нейробиологии заключается в следующем: если мы наблюдаем поведение или когнитивную функцию, мы хотим понять это с точки зрения не только клеточных и молекулярных процессов, ответственных за него, но и какие алогритмы использует мозг», — объясняет соавтор исследования Нельсон Спроустон.

Ученые обнаружили специфические «клетки состояния», которые помогают мозгу интерпретировать информацию в контексте. Это подобно тому, как GPS использует дополнительные данные (время, скорость) для более точного определения местоположения.

«Сначала мозг воспринимает оба коридора одинаково. Но по мере обучения активность нейронов начинает сильно различаться. В итоге каждый участок мозга кодирует уникальную информацию о конкретном месте», — объясняет автор исследования Вайнан Сан.

Это открытие помогает понять, как мозг использует сложные вычисления для создания внутренних «карт» окружающего мира. Ученые выяснили, что мозг работает аналогично компьютерным системам, которые анализируют скрытую информацию для принятия решений. В процессе обучения мозг учится различать ситуации, которые на первый взгляд кажутся очень похожими, но между ними есть важные отличия.

Как отметил Йохан Виннубст, ведущий ученый из  «нейробиология и ИИ могут многому научиться друг от друга».