Мозок як «когнітивний конструктор»: нейрони можуть перемикатися між спогадами та планами дій

Ситуація із задньою тім’яною корою була іншою. Її кластери виявилися відносно спеціалізованими й стабільніше робили внесок у конкретні типи інформації, а не перемикалися між ролями так само гнучко. Такий контраст між префронтальною «повторною» організацією та тім’яною спеціалізацією може відображати розподіл функцій між ділянками мозку.

Що показали штучні нейромережі

Дослідники також навчили рекурентні нейронні мережі виконувати завдання з подібними вимогами до пам’яті та ухвалення рішення. У процесі навчання мережі сформували модульну організацію, у якій окремі функціональні блоки можна було повторно використовувати для різних обчислень.

Це підтримує припущення, що така архітектура може бути корисним способом розв’язання складних завдань, а не просто випадковою особливістю мозку мишей. Водночас моделювання не є доказом того, що людський мозок працює абсолютно так само.

Чому це називають «когнітивними конструкторами»

Образ «когнітивних Lego» описує здатність мозку комбінувати й перекомбіновувати обмежений набір функціональних компонентів, створюючи з них різні моделі поведінки.

Така організація може мати кілька переваг:

• Економія нейронних ресурсів. Мозку не потрібно формувати окрему систему для кожного нового типу інформації.
• Швидше навчання. Замість опановувати кожне завдання з нуля можна повторно використати вже засвоєні операції, змінюючи їхнє поєднання або зміст.
• Гнучке мислення. Перемикання між правилами, завданнями, спогадами та планами може відбуватися завдяки новій конфігурації знайомих компонентів.
• Орієнтир для штучного інтелекту. Подібний підхід може допомогти створювати системи, які вчаться нових завдань без масштабного перенавчання і не втрачають попередні навички.

Чого дослідження ще не доводить

Результати не є повним поясненням людської здатності до гнучкого мислення. Дані з мишей мають кореляційний характер: вони показують моделі активності, сумісні з повторним використанням нейронних кластерів, але не доводять, що конкретний кластер сам по собі причинно породжує певну поведінку.

Крім того, наведене дослідження описане в джерелах як препринт, тобто робота ще не пройшла повне рецензування науковим журналом.

Які причинні експерименти планують

Наступний крок — вибірково змінювати роботу виявлених кластерів префронтальної кори в різні моменти виконання завдання. Це дасть змогу перевірити, чи справді внесок одного й того самого кластера змінюється: спочатку він підтримує сенсорний спогад, а пізніше — план дії.

Ключове передбачення полягає в тому, що втручання в один кластер на різних етапах завдання має погіршувати різні функції пам’яті або ухвалення рішення. У наданих матеріалах немає достатньо деталей, щоб точно назвати метод втручання чи строки проведення таких експериментів.

Як фінансували роботу

Надані джерела не підтверджують, хто саме фінансував це конкретне дослідження MIT–Принстона. Згадка про фінансування Управління директора національної розвідки США та Національними інститутами здоров’я стосується іншого проєкту з картування зв’язків у мозку мишей, тому її не можна приписувати цій роботі.