Нейронные сети в мозге поддались перепрограммированию

Наш мозг представляет собой нейронную сеть, поэтому не поддается программированию, а только обучается, выстраивая логические цепочки в зависимости от приобретенных знаний. По тому же принципу создаются искусственные нейросети, столь популярные в наше время. После продолжительного обучения они способны распознавать образы, переводить с иностранных языков, разговаривать на отвлеченные темы с человеком.

Программирование нейрона

Ученым из Массачусетского института удалось преодолеть запрет на программирование нейросети и заставить биологический мозг выполнять заранее заданные команды. Исследователи начали с малого, внедрив особый белковый ген GCaMP6 в нейроны зрительного центра грызунов. Особенностью гена является свечение после прохождения электрического тока, что служило показателем работы нейрона. Расчеты места внедрения потребовали значительных вычислительных мощностей, поэтому проводились в крупном дата-центре (аналогичные ЦОД действуют и в российской столице, например tech.ru). Расчеты показали, что белковые индикаторы можно поместить в нейрон с достаточной точностью.

После проведения операции началось программирование нейрона. Для этого грызунам показывали экран, на котором появлялся белый квадрат в случайной точке. Иногда порядок появления квадрата менялся, и он специально размещался вне поля зрения «нужного» нейрона, однако был виден соседним клеткам.

Результаты эксперимента

Через 10 дней подобного программирования исследователи обнаружили, что «подопытная» клетка с внедренным белком стала выпускать отростки и создавать дополнительные связи. Получается, нейрон стремился увидеть, что происходит за в зоне ответственности соседних клеток, получая данные от них напрямую. Одновременно число связей у клеток, которые не получали никаких сигналов, резко уменьшилось. Фактически, ученым удалось заставить отдельно взятый нейрон и участок нейросети измениться, подстроиться под новые условия существования. Для чистоты эксперимента обработка полученных данных проводилась на двух обособленных вычислительных кластерах. Аренда выделенного сервера позволила не просто провести необходимые расчеты, но и в онлайн-режиме транслировать ход эксперимента другим ученым, делиться полученными результатами.

В итоге исследования подтвердилась гипотеза об изменчивости и пластичности нейросетей биологического типа, подобных человеческому мозгу. При поступлении длительных повторяющихся сигналов те нейроны, по которым проходят наиболее сильные электрические импульсы от внешнего раздражителя, начинают стремительно наращивать синоптические связи с соседними клетками. Одновременно число связей в нейронах, в которых раздражители отсутствовали, уменьшилось. Это говорит о возможности программирования нейронов, когда они отвечают на заданные сигналы заранее определенным образом.