Ученые из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор разработали вычислительную модель, которая объясняет, как мозг человека накапливает данные и различается известное и новое. Модель основана на данных о мозге плодовой мушки, которая, как показали ученые, тоже умеет считать, по крайней мере, до трех.
Представьте, что вы сидите дома и слышите стук в дверь. Вы смотрите в глазок и видите незнакомца. Ваш мозг мгновенно понимает, что вы никогда раньше не встречались с этим человеком. Высока вероятность, что вы просто не будете отпирать дверь. Но если вы увидите друга или члена семьи, почти мгновенно ваш мозг поймет, что вы много раз видели этого человека.
Ваш мозг постоянно подсчитывает ваши воспоминания и зрительные, и слуховые, и обонятельные. Даже если вы не помните всех подробностей, количество таких воспоминаний влияет на то, как вы изначально реагируете на ситуацию — избегаете или принимаете. Эволюционно эта очень быстрая реакция может означать разницу между жизнью и смертью.
Какие процессы в нашем мозге отвечают за первый и повторяющийся опыт? Исследователь Сакет Навлаха из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) создал новую вычислительную модель, основанную на данных мозга плодовой мушки дрозофилы. Оказалось, что они умеют "считать" до трех.
Сколько раз? "1-2-3-много"
«Мы давно изучаем мозг плодовой мушки», — говорит Навлаха. — «В нем около ста тысяч нейронов, и многие связи известны на уровне отдельных нейронов и синапсов. Это дает нам возможность понять, как работает мозг».
Навлах и его команда проанализировали данные исследования 2017 года, в котором мозг плодовой мушки подвергался воздействию новых и знакомых запахов.
Навлаха показал, что насекомые могут различать четыре категории опыта: запах, который они обоняют в первый раз, во второй раз, в третий раз и наконец запах, с которым они сталкивались многократно. Во всех этих случаях реакция мозга отличается.
Ученые анализировали приблизительную оценку количества опытов, которую они назвали счетным эскизом «1-2-3-много». Такие "эскизы" используются в информатике для быстрого приблизительного подсчета. Например, YouTube использует эскиз подсчета, чтобы отслеживать, сколько раз видео было просмотрено пользователем. Навлаха подозревал, что то же самое могут делать и другие организмы. И это подтвердилось. Ученый говорит: «Для решения этой проблемы мы черпали вдохновение в классическом методе информатики. Вариант этого метода используется плодовыми мушками для отслеживанию нового и повторяющегося опыта».
Люди, вероятно, используют аналогичную, хотя и более сложную систему "эскизного" счета. Навлаха объясняет, что это область будущих исследований: «Ученые пока не проводили аналогичный тест памяти у человека. Возможно, нарушения такого сверхбыстрого счета могут быть вызваны болезнью Альцгеймера или Паркинсона». Это может помочь ранней диагностике болезни.