Гипотеза «переобученного мозга» основана на идее, что по мере того, как животные усваивают повторяющиеся задачи, они рискуют потерять способность обобщать то, что они узнали. Гипотеза предполагает, что мозг нуждается в снах, чтобы восстановить свою гибкость и обобщение.
Книги, фильмы и другие виды искусства могут действовать как «искусственные сны», выполняя ту же восстановительную функцию для мозга.
Актуальность вопроса
В первые месяцы 2020 года, когда миллионы людей по всему миру оказались в изоляции из-за растущей пандемии COVID-19, многие сообщили об увеличении яркости и частоты своих снов.
По словам Эрика Хоэла (Erik Hoel), исследователя нейробиологии в Университете Тафтса (Tufts University) в Медфорде, штат Массачусетс, скука нашей жизни в условиях изоляции, возможно, спровоцировала наш мозг дозировать себя вспышками случайного ночного «шума».
Доктор Хоэль считает, что нервные системы всех видов животных, от червей-нематод до людей, рискуют стать «перенасыщенными» информацией, полученной в часы бодрствования. Хотя это хорошо в выполнении определенных задач, но они не могут обобщить то, что узнали. Чтобы решить эту проблему, сны эволюционировали у высших животных, чтобы привнести гибкость в модели мира их мозга.
Психологи обнаружили, что если задачи человека в течение дня узкие и повторяющиеся, такие как игра в тетрис, он с большей вероятностью будет видеть сны, связанные с этими задачами.
Это может объяснить, почему неинтересный и повторяющийся опыт жизни в условиях изоляции вызвал взрыв сновидений у стольких людей.
«Гипотетически, но это дает объяснение», – сказал доктор Хоэль.
Машинное обучение
Хоэль изучает алгоритмы машинного обучения, называемые глубокими нейронными сетями, которые могут быть обучены выполнять такие задачи, как перевод текста и распознавание определенных объектов на изображениях. В журнале Patterns он пишет, что все глубокие нейронные сети сталкиваются с одной и той же проблемой: они «перестраиваются» под конкретные наборы данных, которые моделисты используют для их обучения. Это означает, что сети не могут обобщить то, чему они научились.
Моделисты зачастую используют «инъекции шума» для решения проблемы переоснащения. Это случайные или поврежденные наборы данных, которые восстанавливают гибкость работы сети.
Доктор Хоэль утверждает, что после целого дня обучения мозг сталкивается с аналогичной проблемой переобучения, которую он решает почти таким же образом.
Он предполагает, что сны — это «искаженные сенсорные входы», которые мозг создает из случайной или «стохастической» активности мозга, которая эволюционировала, чтобы повысить обобщаемость его внутренних моделей реальности.
«Именно странность сновидений в их расхождении с опытом бодрствования придает им их биологическую функцию», – пишет он. «Потеря сна, особенно потеря сновидений, приводит к переутомлению мозга, который все еще может запоминать и учиться, но не может обобщать должным образом».
Хоэль называет свою идею гипотезой «перенасыщенного мозга».
Чтобы выяснить, верна ли его гипотеза, психологи должны разработать поведенческие тесты, которые различают способность запоминать новую информацию и способность обобщать эти знания для других задач. Они будут использовать повторяющиеся тренировочные задания, чтобы вызвать переобучение у участников, а затем измерять влияние недосыпания на их способность запоминать и обобщать.
Сны наяву
Хоэль предполагает, что сны могут быть настолько полезны для эффективной работы мозга, что люди нашли способы видеть сны во время бодрствования. Вопреки распространенной среди психологов идее о том, что такие виды искусства, как чтение книг, живопись и музыка, являются эволюционным «чизкейком», приятным, но не имеющим ценности для выживания, Хоэль считает, что они препятствуют переустройству нашего мозга.
Он пишет: «Гипотеза о перенасыщенном мозге предполагает, что вымысел и, возможно, искусство в целом могут на самом деле иметь более глубокую когнитивную полезность в форме улучшения обобщения и предотвращения перенасыщения, действуя как искусственные сны».
«Мне, как писателю, приятно думать, что вымысел, который в некотором смысле является искусственными снами, может иметь когнитивную полезность, не позволяя нам слишком хорошо соответствовать повседневным событиям нашей жизни», – замечает Хоэль.
Идея о том, что мозг приспосабливается к своим переживаниям в часы бодрствования и что сны помогают построить процесс обобщения знаний, имеет глубокие корни в машинном обучении.
В 1995 году ученые предложили идею «алгоритма бодрствования-сна», который может обучаться без наблюдения человека, чередуя фазы бодрствования и сна.
Почти два десятилетия спустя, в 2014 году, нейробиолог Карл Фристон (Karl Friston) из Соединенного Королевства развил эту концепцию, разработав теорию о том, что сны – это способ мозга минимизировать сложность своих моделей.
Фристон рассматривает мозг как машину для генерации предсказаний о мире, которые делают возможным любое наше восприятие, мысль и действие. Согласно его принципу свободной энергии, мы мечтаем, чтобы оптимизировать и упростить прогностические модели мозга.
Статья по теме: Микросон — что это такое?
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
