Биология

Нейроны оказались экспертами в статистике

geralt/pixabay.com

Физики из Гейдельбергского университета выяснили, что нейроны в головном мозге человека способны рассчитывать вероятностные распределения, принимая решения о том, какая «версия» реальности скрывается за доступными ему данными. Статья на эту тему представлена в журнале Physical Review E.

По словам ученых, мозг постоянно вынужден выстраивать внутреннюю модель внешней среды. Для этой цели он пользуется данными двух типов: приобретенными знаниями об объектах и постоянным потоком сенсорной информации, которую он сравнивает с уже имеющимися данными. Однако, как показывают многочисленные оптические иллюзии, информация о внешнем мире опасно многозначна. Мозг делает выбор между различными версиями реальности, оценивая распределение вероятностей — закономерность, описывающая область значений случайных величин и вероятности их исхода (появления).

Исследователи изучили этот процесс с помощью математических моделей отдельных нейронов. Реакция этих клеток на внешний стимул однозначна: за стимулом следует реакция. Однако при взаимной коммуникации в сети нейронов поведение клеток становится стохастическим: их реакцию точно предсказать невозможно, но она следует правилам статистической вероятности.

«Мы показали, что реакции нейронов следуют из вероятностных распределений, которые содержатся в самой сети клеток и ими оцениваются», — резюмирует соавтор статьи Карлхайнц Майер.