«Один, два, три, много»: ученые выяснили, как считают мухи

Наш мозг может безошибочно различить незнакомца, приятеля и старого друга, место, где мы бывали много раз или где оказались впервые. Мозг постоянно обрабатывает информацию, которая приходит к нему от органов чувств. Даже если мы не отдаем себе отчета в деталях этой обработки, она все равно влияет на нашу реакцию на ту или иную ситуацию. Однако ученые пока не до конца понимают, как в мозгу человека происходит этот процесс определения частоты события.

Теперь исследователи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (США) создали новую вычислительную модель, основанную на исследованиях мозга плодовых мух дрозофил, которая позволила частично ответить на этот вопрос. Результаты работы представлены в журнале Nature Communications.

В мозгу дрозофилы всего около ста тысяч нейронов, многие связи в нем известны на уровне отдельных клеток и синапсов. Ученые анализировали данные экспериментов, в которых мозг дрозофилы подвергался воздействию новых и знакомых запахов.

Одна из задач нейробиологии заключается в поиске правдоподобных схем нейронных вычислений. Авторы статьи показали, что в грибовидных телах дрозофил может быть реализована одна из канонических схем счета — «один, два, три, множество». Грибовидные тела — отдел мозга насекомых, который интегрирует информацию от разных анализаторов и участвует в выработке ассоциаций.

Таким образом, дрозофилы могут различить четыре категории: то, что они чуют в первый раз, во второй и в третий, а также то, с чем сталкивались больше трех раз.

Подобные схемы счета используют в информатике для быстрого и приблизительного подсчета. Например, YouTube использует различные схемы счета для отслеживания того, сколько раз видео было просмотрено. Вариант этого же метода мозг дрозофилы применяет для решения практически той же проблемы — отслеживания того, сколько раз муха ощущала разные запахи.

Теперь ученые планируют подобрать модель, описывающую способность человека к подсчету частоты событий, происходивших в прошлом. Кроме того, они хотят оценить, как эти механизмы могут быть затронуты болезнями Альцгеймера и Паркинсона.