Как мозг кодирует информацию об окружающем мире?

О последних данных в этой области узнали молодые учёные в ежегодной Школе нейронаук.

Школу нейронаук проводит научный центр «Идея» при поддержке Института перспективных исследований мозга МГУ им. М. В. Ломоносова. В 2022 году она посвящена экспериментальной и теоретической нейробиологии и сфокусирована на ключевой проблеме нейронауки — принципах нейронального кодирования когнитивной информации, то есть на том, каким образом осуществляется кодирование нейронами данных в головном мозге, связанных с процессами познания окружающего мира.

Мозг – один из наиболее интригующих объектов современной науки. Сегодняшнее понимание его устройства и работы во многом направляется идеей о том, что любую нервную систему можно представить как сложную сеть. Это превращает мозг в теоретический объект исследования и открывает возможность для его анализа с помощью инструментов математики и теоретической физики.

Однако ключевые вопросы в этой области все еще остаются нерешенными. Что является базовыми элементами в этой сети – отдельные нейроны, их небольшие группы, более крупные ансамбли или их глобальные коалиции – функциональные системы? Как в этой сети и ее нейронах представлены поведение, когнитивная информация, отражение внешнего мира, субъективный опыт?

«В рамках школы нейронаук 2022 года стоит задача разобрать фундаментальную проблему: как отдельные нервные клетки и их сети кодируют когнитивные процессы — мышление и поведение. На лекциях и семинарах школы мы обратимся к новейшим данным о когнитивно специализированных нейронах и сложных нейронных сетях, чтобы разобраться в их происхождении, нейробиологических закономерностях, математических моделях, направлениях перспективных исследований и значении для теории мозга», — отмечает академик РАН, директор Института перспективных исследований мозга МГУ имени М. В. Ломоносова Константин Анохин.

Критическим для решения большинства вопросов, связанных с нейросетями, является поразительный факт о том, что одиночные нервные клетки головного мозга способны формировать специализации относительно явлений когнитивного уровня – субъективного опыта организма.

Фото предоставлено научным центром "Идея".

Этот феномен, получивший разные названия – поведенчески специализированных нейронов, гностических нейронов, нейронов бабушки, концептуальных нейронов, имеет множество проявлений в виде нейронов поведения, нейронов мест, нейронов целей, нейронов лиц, нейронов объектов, категорий, понятий, а также зеркальных нейронов. Более того, с развитием искусственных нейронных сетей выяснилось, что клетки их глубоких слоев также формируют специализации об объектах внешнего мира, поразительно похожие на когнитивную специализацию нейронов головного мозга.

В Школе нейронаук принимают участие 40 молодых ученых, выигравших конкурс, из 15-ти ведущих университетов и научных центров России, а также из НИИ Узбекистана.

«С нейронаукой в 21 веке связывают надежды на понимание природы человеческого сознания, разума и интеллекта. Важнейшая роль в этом будет отводиться физико-математическим подходам к мозгу как сложной системе. Научные школы центра перспективных междисциплинарных исследований «Идея» направлены на развитие этой  области у нас в стране, на последовательное формирование в России сообщества молодых специалистов высокого уровня, на поддержку их профессионального становления с помощью систематического участия в школах и других проектах научного центра «Идея», — подчеркивает научный директор центра «Идея», доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент РАН Тагир Аушев.