Новое исследование нейробиологов, результаты которого опубликованы в журнале Science, показывает, что процесс обучения меняет работу сенсорных нейронов мозга гораздо сложнее, чем считалось раньше.

Долгое время в нейронауке существовало представление, что по мере освоения нового навыка отдельные нейроны начинают действовать более независимо, повышая эффективность обработки информации. Однако новые данные свидетельствуют об обратном: во время обучения клетки мозга, наоборот, усиливают координацию своей активности.

Учёные наблюдали за работой небольших групп нейронов в зрительной коре мозга на протяжении нескольких недель, пока испытуемые учились различать похожие визуальные узоры.

Исследователи отслеживали активность одних и тех же клеток и анализировали, как меняется обмен информацией между ними по мере приобретения опыта. Результаты показали, что с прогрессом обучения нейроны всё чаще начинают работать согласованно, формируя более тесные функциональные связи.

Этот эффект объясняется тем, что восприятие человека формируется не только из текущих сенсорных сигналов, поступающих от органов чувств. Существенную роль играют и внутренние ожидания мозга — своего рода предсказания, основанные на предыдущем опыте. По мере обучения высшие области мозга всё активнее отправляют обратные сигналы в сенсорные центры, помогая им интерпретировать поступающую информацию с учётом накопленных знаний.

Таким образом, обучение не просто «настраивает» отдельные нейроны, а перестраивает целые сети взаимодействий между ними. Вместо системы независимых элементов мозг всё больше напоминает согласованный ансамбль клеток, совместно обрабатывающих информацию.

По мнению авторов работы, эти результаты могут изменить традиционные представления о том, как мозг оптимизирует обработку сигналов. Понимание того, каким образом нейроны координируют свою деятельность во время обучения, может оказаться важным для разработки новых методов лечения неврологических нарушений и для создания более совершенных систем искусственного интеллекта, вдохновлённых принципами работы человеческого мозга.