: 09.07.2025
Наш мозг «учится», даже когда мы просто смотрим вокруг
Иногда мы укоряем себя, что занимаемся ерундой вместо того, чтобы заниматься делом. Возможно, не стоит переживать по этому поводу, ведь даже при видимом «безделье» мозг может активно работать, упорядочивая мир вокруг нас
Сегодня мы уже много знаем о том, как работает мозг. Но чем больше узнаем, тем лучше понимаем, как много в этой области еще неизведанного. Неудивительно, что молекулярные и клеточные основы высшей нервной деятельности, процессов памяти и обучения остаются в центре внимания исследователей.
Ученые из научно-исследовательского кампуса Медицинского института Говарда Хьюза (США) изучили на лабораторных мышах, как обучается мозг на основе сенсорного опыта в зависимости от наличия обратной связи, благодаря которой организм получает информацию от своих действий.
В экспериментах животных с зафиксированной головой, помещенных на свободно «плавающем» мяче, окружали тремя перпендикулярными светодиодными планшетами, на которых в случайном порядке транслировали изображения коридоров. Мыши «бежали» вперед по коридорам виртуальной реальности (в реальности – по мячу), которые двигались с постоянной скоростью до тех пор, пока животные продолжали бежать быстрее порогового значения (их бег фиксировался с помощью оптического датчика слежения). Коридоры были разрисованы псевдореалистичными изображениями, созданными путем объединения случайных фрагментов изображений круга и листа или камня и кирпича.
В первой группе мыши выполняли задания, за что получали вознаграждение – воду, в которой они были ограничены. Мыши запоминали, в коридоре с каким конкретным рисунком они получали воду, и «находясь» там, начинали заранее облизываться. Животным предлагалось несколько модификаций задания, в которых использовались разные рисунки, а также звуковой сигнал, подаваемый перед получением награды.
Во второй группе мыши «бегали» по тем же коридорам такое же количество времени, но не выполняли никаких заданий.
У всех животных до и после экспериментов регистрировали работу нейронов первичной зрительной коры – области мозга, ответственной за обработку визуальной информации, а также высших зрительных зон, где происходит распознавание сложных зрительных образов. Чтобы получить доступ к мозгу, животных подвергали хирургической операции, а мозговую активность оценивали с помощью двухфотонного мезоскопа – прибора, позволяющего регистрировать работу больших (до 90 тыс.) групп нейронов одновременно.
После нескольких недель экспериментов ученые наблюдали стойкие изменения в нейронной активности зрительной коры головного мозга животных, отражающих синаптическую пластичность – способность менять силу связи между нейронами в зависимости от того, как часто и интенсивно они взаимодействуют. Этот механизм лежит в основе обучения, памяти и адаптации к новым ситуациям.
Удивительным оказалось то, что большая часть изменений наблюдалась как у мышей, выполнявших задания, так и у тех, которые просто «бегали», рассматривая картинки.
Исключением были передние зрительные области, которые кодировали уникальные сигналы, по-видимому, связанные непосредственно с выполнением задания. Однако большая часть обнаруженных изменений активности нейронов, расположенных, соответственно, в медиальных зрительных областях, по-видимому, была обусловлена самостоятельным исследованием окружающей среды, а не следствием выполнения задачи. Таким образом, можно предположить, что разные области зрительной коры отвечают за разные типы обучения – основанного на самостоятельном исследовании либо на целенаправленном выполнении поставленной задачи.
Интересно, что когда мышам, которые просто рассматривали «коридоры», позже предложили задания с вознаграждением, они научились их выполнять значительно быстрее тех, кто делал это без предварительной подготовки. По-видимому, даже при «бесцельном», на первый взгляд, исследовании окружения нейроны зрительной коры работают, кодируя визуальные данные для построения внутренней модели мира. А когда возникает конкретная задача, эта информация ускоряет обучение.
…Так что не только штудирование учебников или отработка практических навыков, но и простая прогулка по городу или торговому центру может чему-то научить. И эта информация может сослужить нам добрую службу в будущем.
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме:
Интерактивный мозг – что это такое?
В водовороте жизни МРТ-визуализация мозга и жидких сред организма
: 09.07.2025 
