TYRIMAS PANEIGIA SENĄ SMEGENŲ MOKYMOSI TEORIJĄ

Dešimtmečius mokslininkai manė, kad mokymasis vyksta sinapsėse arba daugybėje jungčių tarp smegenų ląstelių. Tačiau dabar naujame tyrime teigiama, kad mokymasis vyksta keliuose dendrituose - šakose, kurios maitina smegenų ląstelės ar neurono medžiagas.

Naujo tyrimo rezultatai suteikia visiškai naują smegenų mokymosi įžvalgą.

Straipsnyje, kuris dabar paskelbtas žurnale Mokslinės ataskaitos, autoriai apibūdina, kaip jie padarė šią išvadą, ištyrę kompiuterinius neuronų ir ląstelių kultūrų modelius.

Didžiuliame neuronų smegenų tinkle neuronai elgiasi kaip mažos mikroschemos, kurios per savo dendritus įneša įvestį ir, pasiekus tam tikras sąlygas, sukuria išėjimus naudodamos savo aksonus.

Savo ruožtu aksonai yra prijungti prie kitų neuronų dendritų sąsajomis, vadinamomis sinapsėmis. Viename neurone yra daug daugiau sinapsių nei dendritų.

Svarbus naujojo tyrimo rezultatas yra tas, kad siūlant, jog mokymasis vyksta dendrituose, o ne sinapsėse, kiekvieno neurono mokymosi parametrai yra daug mažesni, nei manyta anksčiau.

„Šiame naujame dendritiniame mokymosi procese“, - pažymi vyresnysis tyrimo autorius prof. Ido Kanteris iš Izraelio Bar-Ilano universiteto Gondos tarpdisciplininio smegenų tyrimo centro, „neurone yra keli adaptyvūs parametrai, palyginti su tūkstančiais mažų ir mažų jautrūs sinapsinio mokymosi scenarijuje “.

Mokymasis vyksta greičiau, nei mes manėme

Kitas svarbus naujojo tyrimo rezultatas yra tas, kad mokymosi procesas naujajame dendritiniame modelyje vyksta daug greičiau nei tradicinis sinapsinis modelis.

Rezultatai gali turėti svarbios įtakos smegenų sutrikimų gydymui ir kompiuterinių programų, pvz., „Giliųjų mokymosi algoritmų“ ir dirbtinio intelekto, projektavimui, kurie yra pagrįsti smegenų darbo imitavimu.

Tyrėjai tikisi, kad pastarųjų atveju jų tyrimas atveria duris kurti pažangesnes funkcijas ir daug greitesnį apdorojimo greitį.

Tradicinis sinapsinis mokymosi modelis yra pagrįstas novatorišku Donaldo Hebbo darbu, kuris buvo paskelbtas 1949 m. Knygoje Elgesio organizavimas.

Tas modelis, kurį prof. Kanteris ir jo kolegos vadina „mokymusi per saitus“, siūlo, kad „mokymosi parametrai“, kurie keičiasi mokymosi proceso metu, atspindėtų sinapsių arba sąsajų skaičių neurone, kuris yra skaičiavimo vienetai. nerviniame tinkle.

„Mokymasis pagal mazgus“

Savo naujame modelyje, kurį jie vadina „mokymusi mazgais“, mokslininkai siūlo, kad mokymosi parametrai atspindėtų ne sinapsių, kurių kiekviename neurone yra daug, skaičių, o dendritų ar mazgų, kurių ten yra yra tik keletas vienam neuronui.

Todėl jie paaiškina: „jungiančių neuronų tinkle“ mokymosi parametrų skaičius vienam neuronui sinapsiniame modelyje yra „žymiai didesnis“ nei skaičius dendritiniame modelyje.

Pagrindinis jų tyrimo tikslas buvo palyginti „sinapsinio (nuorodinio) ir dendritinio (mazginio) mokymosi scenarijų bendradarbiavimo dinamines savybes“.

Tyrimo autoriai daro išvadą, kad jų rezultatai „tvirtai rodo, kad greitesnis ir patobulintas mokymosi procesas vyksta neuronų dendrituose, panašiai kaip šiuo metu priskiriamas sinapsėms“.

Silpnos sinapsės vaidina pagrindinį vaidmenį mokantis

Kita reikšminga tyrimo išvada yra ta, kad iš tikrųjų labai svarbios silpnos sinapsės, kurios sudaro didžiąją smegenų dalį ir kurios, manoma, vaidina nereikšmingą vaidmenį mokantis.

Autoriai pažymi, kad „dinamiką priešinstituciškai daugiausia valdo silpnosios grandys“.

Panašu, kad dendritiniame modelyje silpnos sinapsės verčia mokymosi parametrus svyruoti, o ne pereiti į „nerealius fiksuotus kraštutinumus“, kaip sinapsiniame modelyje.

Prof. Kanteris apibendrina rezultatus, palygindamas su tuo, kaip turėtume išmatuoti oro kokybę.

„Ar yra prasmės, - klausia jis, - norint įvertinti oro kokybę, kuria kvėpuojame, per daug mažų, tolimų palydovinių jutiklių, esančių dangoraižio aukštyje, arba naudojant vieną ar kelis jutiklius, esančius arti nosies?“