В работе, опубликованной в Nature Neuroscience, исследователи из Китайской академии наук и Итальянского технологического института (IIT) создали вычислительную модель, объясняющую, как мозг приматов представляет периперсональное пространство — область вокруг тела, где происходит большинство взаимодействий с окружающей средой.
Ученые применили искусственные нейронные сети (ИНС), модели, вдохновленные биологическими нейронами, обученные с помощью метода с подкреплением — когда система учится на основе вознаграждений и наказаний. Это позволило создать «карту эгоцентрических ценностей», которая отражает, насколько полезны или вредны разные действия с объектами вокруг тела.
В частности, нейроны в искусственной сети проявили реакции, схожие с биологическими периперсональными нейронами, которые чувствительны к объектам вблизи частей тела и меняют активность в зависимости от положения конечностей. Такая карта помогает быстро адаптироваться к изменениям в окружающей среде, например, учитывать скорость движения объектов или использовать инструменты.
Авторы сравнили свои данные с записями активности нейронов мозга макак и сканированиями человеческого мозга, подтвердив соответствие модели с экспериментальными наблюдениями. Эта работа не только расширяет понимание того, как мозг организует восприятие пространства, но и может помочь в разработке адаптивных нейропротезов и роботов, которые будут лучше взаимодействовать с человеком.
В планах ученых — усовершенствование модели, включая учет сенсорной неопределенности и использование более сложных математических методов, а также сотрудничество с другими лабораториями для более точного моделирования нейронных процессов.
Пока ученые исследуют, как мозг формирует внутренние карты пространства вокруг тела, коллеги из Канады и США делают прорыв, фиксируя тонкое свечение мозга, связанное с умственной активностью.