Пространство как последовательность: психофизиологи смоделировали, как мозг ориентируется на местности
Исследователи из компании Google создали модель, которая точнее предыдущих отражает функционирование гиппокампа — области мозга, которая участвует в хранении и обработке топографической информации, помогая животным и человеку ориентироваться в пространстве. Новая модель не только объясняет давно известные особенности работы гиппокампа, но и учитывает совсем недавно открытые его свойства.
Ориентирование в пространстве — один из важнейших навыков животных и человека. Его природу активно изучают в академической среде. В частности, одно из исследований показало, что маршруты, освоенные наяву, дополнительно обрабатываются и усваиваются во сне.
Команда специалистов из Google DeepMind предложила психофизиологичскую модель, которая, на их взгляд, наиболее полно характеризует обработку пространственной информации в мозге. Описание концепции, претендующей на самое точное отражение работы гиппокампа при ориентировании в пространстве, опубликовал журнал Science.
Авторы научной статьи предположили, что образ пространства в мозге формируется в результате процесса, схожего со скрытым обучением последовательности высокого порядка. Гиппокамп поместили «в парадигму, ориентированную на последовательность, бросая вызов преобладающему взгляду, ориентированному на пространство». По словам ученых, такой подход позволяет объяснить разного рода изменения в отображении пространства, связанные, например, с геометрией, прозрачными или непрозрачными барьерами, ориентирами, расстоянием до начального или конечного местоположения.
«Рассмотрение пространства как последовательности <…> предполагает, что методология картографирования пространственных полей, которая интерпретирует последовательные нейронные реакции в евклидовых терминах, сама по себе может быть источником аномалий. Наша модель, clone-structured causal graph (CSCG), использует структуру графов более высокого порядка для изучения скрытых представлений, сопоставляя сенсорные входы с уникальными контекстами», — пояснили ученые.
Специалисты протестировали CSCG в разных условиях. Сначала модель пробовала изучать топологии на основе последовательностей наблюдений, затем — представлять карты нескольких сред в одной модели, а также объединять карты данных, пересекающихся пространственно, но никак не связанных во времени. Исследовалась и способность модели использовать ранее приобретенные структурные данные, чтобы управлять поведением в незнакомой среде. Все перечисленные свойства необходимы животным и человеку для ориентирования в пространстве.
Во второй серии экспериментов ученые проверяли, может ли CSCG воспроизвести и объяснить широкий спектр явлений, происходящих в гиппокампе, данные о которых были известны и экспериментально подтверждены. В общих чертах их можно разделить на пространственные, связанные с геометрией и ориентирами, имеющие как пространственный, так и временной компоненты, а также повторение, искажение и изменения поля местоположения в отношении взаимосвязи с окружающей средой.
Модель CSCG также оказалась способна учесть явления, которые были обнаружены совсем недавно. Например, способность мозга крысы определить, сколько одинаковых кругов нужно сделать по лабиринту, чтобы получить вознаграждение. Алгоритм, обученный, что вознаграждение полагается после третьего круга по прямоугольной дорожке, самостоятельно стал различать круги и предсказывать момент получения награды без явных указателей.
Новая модель может быть полещна не только для понимания процессов, происходящих в мозге, но и для лечения распространенных болезней. В их числе, например, нейродегенеративные диагнозы, при которых часто нарушаются навигация и ориентирование в пространстве, — болезни Паркинсона и Альцгеймера.
Telegram 
Дзен 
VK Нейроморфные вычисления — это попытка скопировать принцип работы мозга: не последовательно выполнять команды, как обычный процессор, а обрабатывать информацию параллельно, через сеть взаимосвязанных «нейронов», которые активируются в зависимости от поступающих сигналов. Эта идея существует уже несколько десятилетий, но до недавнего времени ее реализовывали на обычной электронной элементной базе. Исследователи из МФТИ провели обширный обзор, в котором систематизировали последние достижения в области фотонных нейроморфных вычислений.
Интриги и тайные свидания — прерогатива не только людей. В мире дикой природы тоже случаются драмы, и одна из них развернулась в лесах Северной Америки. Маленькие серые птицы, известные в науке как гаички Гамбела, долгое время считались образцом супружеской верности, но на деле оказались хитрыми стратегами. Они заводят потомство не только от постоянного партнера, но и от самца-соседа с определенным набором качеств. Авторы нового исследования попытались выяснить, что толкает самок на измену и как это влияет на выживание всего вида.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
В рамках общей теории относительности и квантовой физики у исследователей не получается объяснить все данные наблюдений за космическими объектами. В этот раз ученые попытались описать Вселенную с точки зрения превращения энергии, и этот выбор позволил им составить стройное описание гравитации.
Масштабный анализ ДНК показал, что леопарды в Капской области ЮАР измельчали не из-за случайных мутаций при вырождении популяции, а в результате целенаправленной эволюционной адаптации к местной среде обитания.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии