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 Международная группа ученых впервые определила природу необычных космических вспышек, которые оставались загадкой для науки на протяжении нескольких лет.
Российский средний класс нельзя считать единой и одинаково устойчивой социальной группой. За схожим уровнем доходов скрываются совершенно разные финансовые стратегии, образ жизни и степень стабильности. К такому выводу пришли социологи Высшей школы экономики.
Ученые Южного федерального университета научились управлять ростом светящихся наночастиц так, чтобы заранее задавать их свойства. Такие материалы могут пригодиться в фотонике, биомедицине и других технологиях, где важно точно контролировать, как вещество ведет себя под воздействием света.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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