Ученые выяснили: гулять по торговым центрам полезно для мозга

Исследователи из научного центра HHMI в Вирджинии провели эксперимент с мышами, чтобы понять, как зрительная кора изменяется при обучении. Оказалось, что значительная часть нейронных механизмов возникает даже без явной задачи — например, если мы гуляем.

Источник: Unsplash / CC0

Ученые из исследовательского центра HHMI (Howard Hughes Medical Institute) в Вирджинии провели масштабный нейробиологический эксперимент, который помог разобраться, как мозг учится без внешней подсказки. Результаты исследования показали, что многие нейроны в зрительной коре меняются одинаково при контролируемом обучении и при простом пассивном восприятии визуальных стимулов, без участия в задачах или получения наград.

Эксперимент проходил на мышах, которых обучали различать текстуры в виртуальной реальности. Животные бежали по линейным коридорам, где на стенах отображались фрагменты изображений — «лист», «круг» и другие. Задача состояла в том, чтобы отличить коридор, в котором после звукового сигнала будет доступ к воде, от других.

После двух недель обучения сравнили изменения в мозге этих мышей с такими же животными, которые просто перемещались по тем же самым коридорам, но без получения награды и без необходимости выполнять задание — их поведение напоминало человеческую «прогулку» по торговому центру или просмотр случайных картинок.

С помощью двухфотонной микроскопии специалисты наблюдали за реакцией тысяч нейронов в разных областях зрительной коры до и после обучения. Оказалось, что большинство изменений в нейронной активности повторились и у тех, кто просто наблюдал за стимулами без задачи. Это указывает на то, что значительная часть нейронной пластичности формируется именно через неявное, неконтролируемое обучение.

«Наш мозг активно учится даже тогда, когда мы просто смотрим на мир вокруг. Это может объяснять, почему прогулки, просмотр видео или простое взаимодействие с окружающей средой могут влиять на наше восприятие и способность решать задачи», — отметили авторы исследования.

Эти данные углубляют наше понимание того, как работает обучение без наставника — процесс, который ранее был мало изучен, но активно используется в нейросетях. Ученые полагают, что такие механизмы лежат в основе формирования базовых представлений о мире, которые потом используются для решения сложных задач.

Ранее считалось, что обучение происходит в основном благодаря обратной связи и ошибкам. Теперь стало ясно, что значительная часть нейронной гибкости формируется спонтанно просто при контакте с информацией. Для человека это может означать, что пассивное взаимодействие с визуальным миром — будь то прогулки, фильмы или чтение — тоже влияет на развитие мозга и способность к восприятию.

«Мы видим, что мозг не ждет команд, чтобы учиться. Он делает это постоянно, даже тогда, когда мы просто смотрим на мир», — подчеркнули исследователи.