Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Диего сделали важное открытие в области нейронаук, раскрыв новые детали того, как мозг обучается и запоминает информацию. Результаты многолетнего исследования, финансируемого Национальными институтами здравоохранения США (NIH), были опубликованы в журнале Science, пишет EurekAlert.
С помощью высокоточной технологии визуализации мозга — двухфотонной микроскопии — ученые наблюдали за синапсами (местами соединения нейронов) в мозге мышей во время процесса обучения. Это позволило буквально «увидеть» изменения, происходящие в нейронах в реальном времени.
Вопреки ранее принятой теории о том, что мозг использует единые «правила» для укрепления или ослабления синапсов во время обучения, новое исследование показало: нейроны одновременно следуют нескольким различным правилам. Причем разные участки одного и того же нейрона могут использовать различные механизмы.
«Это открытие меняет представление о том, как мозг решает так называемую проблему распределения заслуг, — пояснил профессор Такаки Комияма, старший автор исследования. — Мы впервые показали, что один нейрон может выполнять различные вычисления параллельно в разных своих частях».
Эти данные не только расширяют понимание принципов работы мозга, но и могут послужить основой для лечения таких заболеваний, как посттравматическое стрессовое расстройство, болезнь Альцгеймера, зависимость и расстройства аутистического спектра. Кроме того, открытия могут повлиять на развитие нейросетей и искусственного интеллекта — в будущем такие системы смогут использовать несколько алгоритмов обучения внутри отдельных узлов сети, по аналогии с мозгом.
Ученые планируют продолжить исследования, чтобы понять, как нейроны координируют использование нескольких правил одновременно и какие преимущества это дает мозгу при обучении.