На протяжении десятилетий нейробиологи разрабатывали математические модели, чтобы объяснить, как активность мозга управляет поведением в предсказуемых, повторяющихся сценариях, таких как игра. Эти алгоритмы не только с высокой точностью описывают активность мозговых клеток, но и способствуют развитию искусственного интеллекта с достижениями, превосходящими человеческие возможности в определенных задачах, таких как игра в Atari или Go. Однако такие модели не способны охватить суть человеческого и животного поведения: нашу исключительную способность к обобщению, умозаключению и адаптации.
Методы исследования
Для изучения того, как мозг позволяет нам обобщать знания и адаптироваться к новым ситуациям, ученые исследовали мышей. В рамках эксперимента животные выполняли задачу, состоящую из последовательности действий с повторяющейся структурой. Мыши перемещались по четырем локациям, или «целям», каждая из которых содержала награду в виде воды (A, B, C и D).
Для регистрации активности мозга у мышей были имплантированы электроды. Это позволило ученым отслеживать нейронную активность во время выполнения задачи.
Результаты исследования
Исследователи обнаружили, что в коре головного мозга (внешнем слое мозга) есть нейроны, которые кодируют прогресс в достижении целей. Эти нейроны можно разделить на две категории: одни отслеживают прогресс к непосредственным подцелям (например, нарезка овощей в кулинарии), а другие — к общей цели (например, завершение приготовления блюда).
Например, одна клетка могла активироваться, когда животное было на 70% пути к своей цели, независимо от того, где находилась цель или как далеко она была.
Особенно интересно, что мыши могли адаптироваться к изменениям в задаче. Когда ученые меняли расположение целей, мыши могли предсказать следующий шаг в последовательности, даже если они никогда ранее не сталкивались с такой ситуацией. Это указывает на то, что мозг способен обобщать и применять ранее полученные знания в новых условиях.
Заключение
Результаты исследования подчеркивают важность нейронов, кодирующих прогресс в достижении целей, для нашего интеллектуального поведения. Эти нейроны позволяют нам обобщать знания, адаптироваться к новым ситуациям и решать задачи, выходящие за рамки простого повторения.
Ученые предполагают, что аналогичные механизмы могут работать и в человеческом мозге. Это открытие открывает новые перспективы для понимания человеческого интеллекта и разработки искусственного интеллекта, способного к более гибкому и адаптивному поведению.
