Некоторые нейроны мозга очень избирательно реагируют на слова, предметы и лица, что согласуется с так называемой теорией «бабушкиной клетки», согласно которой конкретный нейрон активируется, когда человек видит, слышит или иным образом ощущает определенную сущность, такую как его или ее бабушка. Например, было обнаружено, что нейрон у человека реагирует на изображения Дженнифер Энистон, но не на других людей, предметы или сцены.
Так почему же нейроны так замечательно реагируют?? Новое исследование профессора Джеффа Бауэрса и его коллег из Бристольского университета утверждает, что высокоселективные нейронные репрезентации хорошо подходят для совместной активации нескольких вещей, таких как слова, объекты и лица, одновременно в краткосрочной памяти.
Исследователи обучили искусственную нейронную сеть запоминать слова в кратковременной памяти. Подобно мозгу, сеть состоит из набора взаимосвязанных единиц, которые активируются в ответ на входные данные; сеть “узнала”, изменив силу связей между юнитами. Затем исследователи записали активацию единиц в ответ на несколько разных слов.
Когда сеть была обучена хранить одно слово в кратковременной памяти, она выучила сильно распределенные коды, так что каждая единица реагировала на множество разных слов. Однако, когда он был обучен хранить несколько слов одновременно в кратковременной памяти, он выучил высокоселективные («бабушкин клетка») единицы, то есть после обучения отдельные единицы реагировали на одно слово, но не на любое другое. Это очень похоже на нейроны коры головного мозга, которые реагируют на одно лицо из множества.
Почему сеть выучила такие узкоспециализированные представления, когда научилась коактивировать несколько слов одновременно? Профессор Бауэрс и его коллеги утверждают, что неселективные представления могут поддерживать память для одного слова, учитывая, что паттерн активации во многих неизбирательных единицах может однозначно представлять конкретное слово. Однако, когда несколько паттернов смешиваются вместе, результирующий паттерн смешивания часто бывает неоднозначным (так называемая «катастрофа наложения»).
Этой неоднозначности легко избежать, однако, когда сеть учится представлять слова очень избирательным образом, например, если одна единица кодирует слово RACHEL, другая – MONICA и еще одна JOEY, двусмысленности не возникает, когда три единицы совместно активированы.
Профессор Бауэрс сказал: "Наше исследование дает возможное объяснение открытия, что отдельные нейроны коры очень избирательно реагируют на информацию. Возможно, кора головного мозга изучает высокоселективные коды, чтобы поддерживать кратковременную память."
Исследование опубликовано в журнале Psychological Review.