Человеческий мозг способен усваивать новые знания значительно быстрее, чем это проявляется внешне.
Эксперименты на мышах показали, что характерные нейронные реакции возникают уже на ранних этапах — до появления выраженных поведенческих изменений.
Используя методы визуализации активности мозга, ученые установили, что сенсорная кора, ранее считавшаяся пассивным «приемником» сигналов, активно участвует в формировании поведенческих стратегий.
Это ставит под сомнение традиционное представление о поэтапном и линейном характере обучения. Результаты нового нейронаучного исследования под руководством доцента Кишора Кучибхотлы из Университета Джонса Хопкинса были опубликованы в Nature.
Сенсорная кора и принятие решений
Сенсорная кора не просто фиксирует зрительные, слуховые или тактильные сигналы — она также участвует в формировании новых правил поведения. Особое внимание было уделено различию между случайным угадыванием и осознанным применением выученной схемы. Эти два типа поведения сопровождались разными паттернами нейронной активности, что позволяет более точно различать стадии когнитивного процесса.
Ученые предполагают, что ассоциативная кора играет роль в объединении сенсорных входов с новой информацией, формируя единую когнитивную модель. Это открывает перспективы как для фундаментального понимания механики мышления, так и для создания новых терапевтических и технологических подходов.
От мышиных моделей к клинической практике
Результаты имеют прямое значение для лечения нейродегенеративных расстройств. Более 7 миллионов человек в США страдают от заболеваний, связанных с потерей памяти, таких как болезнь Альцгеймера. Понимание механизмов формирования связей до появления явных симптомов дает шанс разработать терапию для борьбы с болезнью на ранней стадии.
Одним из направлений может стать усиление активности мозга в фазе «скрытого» обучения — до того, как нарушенные связи окончательно ослабеют. Исследования также показали, что временное подавление активности определенных участков коры не нарушает выполнение уже освоенных задач — это может быть важно для реабилитационных методик.
Ошибки как форма прогресса
Одна из важных находок: мыши, совершающие ошибки, не обязательно демонстрируют провал обучения. Напротив, некоторые ошибки сопровождались признаками активного тестирования гипотез. Это подтверждает идею о том, что обучение — это не только закрепление успешного поведения, но и системное исследование пространства решений.
Подобная трактовка ошибок как фазы «перепроверки» может изменить подходы в когнитивной терапии и образовательной практике — особенно для пациентов с нарушениями памяти или детей с особенностями развития.
Влияние на искусственный интеллект
Результаты экспериментов находят отклик и у разработчиков ИИ. Ассоциативная кора рассматривается как модель для алгоритмов, способных связывать сенсорные данные с действием. Это может позволить нейросетям учиться быстрее, избегая длительных фаз проб и ошибок, характерных для классических методов обучения.
Сигналы, которые фиксируют навык
Исследователи также наблюдали исчезновение нейронного сигнала предсказания вознаграждения у опытных мышей. На ранних этапах обучения этот сигнал, фиксируемый в сенсорной коре, может играть ключевую роль в закреплении навыка — соединяя стимул и результат. Его искусственное усиление потенциально способно улучшить процессы запоминания и обучения.
«Понимание того, как именно мозг формирует новые связи и осваивает знания — одна из ключевых задач современной нейронауки», — отметил Пол Форлано, представитель Национального научного фонда США.
Новое определение обучения
Исследование предлагает переосмыслить само понятие обучения: освоение нового может происходить раньше, чем становится заметным. Это наблюдение меняет подходы как в медицине, так и в образовательной среде. Оно также подчеркивает важность работы с невидимой фазой освоения навыка — той, что разворачивается в глубине нейросетей мозга еще до первого внешнего проявления.
В перспективе подобные данные могут стать основой для индивидуализированных когнитивных стратегий, особенно в работе с возрастными или нейроослабленными пациентами.
Подпишитесь на «Ведомости» в Telegram