30 марта 2020, понедельник, 17:15
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Легкость обучения зависит от режима активности нейронов

Wikimedia Commons

Выучить нечто совершенно новое сложнее, чем запомнить информацию по уже знакомой теме. Оказывается, это верно и на уровне нервных клеток: гораздо сложнее заставить их подавать сигналы в порядке, непохожем на все ранее известные. Такие данные выявили с помощью нейрокомпьютерных интерфейсов в ходе исследования на обезьянах.

Сотрудники одного из лучших вузов по обучению компьютерным технологиям и искусственному интеллекту, Университета Карнеги-Меллон (Питтсбург) совместно с коллегами из Питтсбургского университета исследовали, как активность нервных клеток влияет на способность к обучению. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Двум взрослым макакам-резусам вживили матрицы с микроэлектродами в первичную моторную кору — область мозга, отвечающую за произвольные движения. Сигналы от электродов использовали для работы нейрокомпьютерного интерфейса. Прибор анализировал частоту и периодичность нервных импульсов и на основе полученных данных позволял курсору на экране компьютера, за которым сидели животные, двигаться в определённую сторону. Обезьяны должны были перевести указатель из центра монитора на кружок определённого цвета, за что получали подкрепление.

Если после нескольких попыток под руководством макаки курсор быстро и безошибочно достигал намеченной цели, отмечали, что животное обучилось выполнять задание. При этом электроды каждый раз регистрировали похожую картину активности нейронов. Взаимоотношения между соседними клетками оставались неизменными: какие-то нейроны посылали сигналы синхронно, усиливая влияние друг друга на остальные элементы нервной сети, а какие-то, напротив, активировались только тогда, когда соседние клетки "молчали".

После того как обезьяны обучались безошибочно выполнять предложенные задания, экспериментаторы заменяли последние. Задания из нового набора были построены так, чтобы животные использовали те же нейронные сети, но для верного выполнения активность этих сетей должна была кардинально измениться. В контрольном варианте макакам также предлагали новые задачи, но для их решения не требовалось радикально перестраивать порядок сигналов между нервными клетками. В первом варианте обучение давалось животным гораздо труднее, чем когда работа нейронной сети принципиально не менялась. По крайней мере, именно такую картину наблюдали в пределах каждого экспериментального сеанса, длившегося несколько часов.

На практике результаты означают, что, заучивая нечто совершенно новое, для чего приходится применять незнакомые режимы работы нейронных сетей, мы фактически пытаемся сложить слово "счастье" из совсем не подходящего набора букв. Грустный пример такого, образно выражаясь, словотворчества — восстановление у пациентов, перенесших инсульт. И пусть нынешнее исследование скорее предполагает, что некоторые нарушения у таких больных крайне сложно преодолеть, методы, использованные в работе, способны помочь пострадавшим от инсульта более эффективно обучаться утраченным навыкам.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.