Исследователи обнаружили, что мозг не осваивает новые навыки с нуля

Согласно новому исследованию Принстонского университета, опубликованному в журнале Nature, наш мозг осваивает новые задачи вовсе не с нуля, как долгое время предполагалось. Вместо создания совершенно новых нейронных путей мозг с поразительной эффективностью повторно использует и комбинирует уже существующие «когнитивные блоки».

Как мозг собирает «когнитивные Lego»

Учёные из Принстонского института нейронаук обнаружили, что префронтальная кора головного мозга — область, ответственная за сложное мышление и принятие решений, — действует как центр гибкого конструирования. Она содержит набор стабильных паттернов нейронной активности, каждый из которых выполняет определённую базовую функцию (например, распознавание цвета или принятие решения о движении глаз).

• Механизм работы:

  • Когда вы сталкиваетесь с новой задачей (скажем, учитесь играть на новом музыкальном инструменте, имея опыт игры на другом), ваш мозг не строит новые структуры с нуля.

  • Вместо этого он «собирает» решение, активируя и комбинируя уже имеющиеся у него блоки: например, блок, отвечающий за чтение нот, блок, управляющий мелкой моторикой пальцев, и блок, связанный с чувством ритма.

  • Мозг буквально «включает» нужные блоки и «приглушает» те, что не требуются в данный момент, чтобы сосредоточить ресурсы на актуальной цели.

• Экспериментальное подтверждение: Это открытие было сделано в ходе экспериментов с обезьянами, которых обучали выполнять три связанные задачи по визуальной категоризации (различать форму и цвет). Исследователи регистрировали активность мозга и увидели, что одни и те же нейронные паттерны активировались вновь, когда задачи имели общие элементы (например, одинаковый способ реакции взглядом), даже если суть задачи менялась (с цвет на форму).

Почему это важно: от обучения до искусственного интеллекта

Это открытие имеет фундаментальное значение для нашего понимания мышления и может найти практическое применение.

• Объясняет скорость обучения: Теперь понятно, почему освоение нового программного обеспечения, хобби или навыка происходит быстрее, если у вас уже есть смежный опыт. Мозг не «переучивается», а «перепрофилирует» уже готовые компоненты, экономя время и энергию. Это основа человеческой адаптивности.

• Преимущество над искусственным интеллектом: В отличие от человека, современные модели ИИ страдают от «катастрофической интерференции» (catastrophic interference): обучаясь новой задаче, они часто полностью забывают старые. Мозг же, благодаря модульному принципу работы, накапливает навыки, не стирая предыдущие. Внедрение аналогичной композиционности в ИИ могло бы сделать его обучение более гибким и человекообразным.

• Перспективы для медицины: Нарушение способности гибко комбинировать когнитивные блоки может лежать в основе некоторых неврологических и психиатрических состояний, таких как шизофрения или последствия черепно-мозговых травм. Понимание этих механизмов открывает путь к разработке новых методов терапии, направленных на восстановление когнитивной гибкости.

Таким образом, мозг похож на гениального инженера, который создаёт новые устройства не из отдельных атомов, а из готовых, проверенных модулей. Эта элегантная стратегия повторного использования лежит в основе нашей способности к быстрому обучению и адаптации в постоянно меняющемся мире.