Опровергнута теория зрительной коры мозга, за которую дали нобелевку

МОСКВА, 17 дек — РИА Новости. Ученые выяснили, что нейронная система обработки визуальной информации намного сложнее, чем считалось ранее. Эксперимент на мышах показал, что лишь небольшая часть нейронов зрительной коры мозга ведет себя так, как предсказывает классическая модель. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

Около 60 лет назад Дэвид Хьюбел и Торстен Визель доказали существование нейронов, специфически реагирующих на изображения и описали основные принципы переработки визуальной информации в нейронных структурах. Ученые в 1981 году получили за свои исследования Нобелевскую премию, а созданная ими модель стала основой для создания искусственных нейронных сетей, предназначенных для распознавания изображений.

Вкратце принцип действия зрительных нейронов, который приводится теперь во всех учебниках, выглядит так. Клетки анализируют и оценивают фрагменты картинки, передают эти данные нейронной сети более высокого уровня, а в мозге уже собирается целостное изображение.

Американские ученые из Института Аллена в Сиэтле, занимающегося вопросами изучения мозговой деятельности человека, выяснили, что 90 процентов нейронов в зрительной коре мозга мышей работают не так, как считалось ранее, а по какому-то другому принципу, который пока остается непонятным.

Показывая мышам изображения, фотографии и видеоролики, ученые анализировали активность 60 тысяч зрительных нейронов. Оказалось, что только 10 процентов нервных клеток в мозге животных работают так, как описано в общепринятой модели. Остальные нейроны демонстрировали более специализированное поведение, не укладывающееся в существующие алгоритмы, а треть нервных клеток вообще не реагировала достоверно ни на один из визуальных стимулов.

"Дело не в том, что все предыдущие исследования были ошибкой, а в том, что изученные ими клетки оказываются очень малой долей всех нейронов в коре, — приводятся в пресс-релизе инстиута слова руководителя исследования Саскии де Ври (Saskia de Vries). — Зрительная кора мыши гораздо сложнее и богаче, чем мы думали ранее".

"Считалось, что существуют простые принципы, в соответствии с которыми зрительные нейроны обрабатывают визуальную информацию, — говорит еще один автор исследования Кристоф Кох (Christof Koch). — Но теперь, когда мы можем обследовать десятки тысяч ячеек одновременно, мы получаем более тонкую и гораздо более сложную картину".

То, что существуют более изменчивые, менее специфичные нейроны, не новость. Но было удивительно, что они доминируют над зрительными частями мозга мыши, отмечают исследователи. Пока не ясно, как эти другие нейроны участвуют в обработке зрительных образов. Как не ясно и то, насколько зрительная система мыши соответствует системе обработки визуальной информации у человека или приматов, которых изучали ученые, создававшие классическую модель.

Авторы планируют продолжить эксперименты, чтобы выяснить, наблюдаются ли выявленные ими закономерности у других животных и людей.