Ученые раскрыли, как мозг строит мысленные карты окружающего мира

Наш мозг создает карты окружающего мира, помогая нам ориентироваться в пространстве, вспоминать события и планировать действия. Однако до сих пор оставалось загадкой, как именно этот процесс происходит. Новое исследование, проведенное учеными в Исследовательском кампусе Джанелии (США), позволило шаг за шагом проследить, как мозг формирует такие когнитивные карты.

Эксперименты были проведены на мышах, которые обучались ориентироваться в двух виртуальных коридорах, где награда находилась в разных местах. Используя специальный микроскоп, ученые наблюдали за активностью тысяч нейронов в гиппокампе — области мозга, отвечающей за обучение и память.

Сначала мозг воспринимал оба коридора одинаково. Но по мере обучения, когда мыши начали понимать, где их ждет награда, нейроны стали формировать разные представления о каждом коридоре. В итоге у животных появилось четкое разграничение двух маршрутов, даже несмотря на их внешнюю схожесть.

Ученые обнаружили, что ключевую роль в этом процессе играют так называемые «клетки состояния». Они помогают мозгу различать скрытые особенности окружающей среды, которые не видны напрямую. Например, как человек, выходя из лифта, осознает, на каком этаже находится, даже если все коридоры в гостинице выглядят одинаково.

Кроме того, ученые выяснили, что мозг использует особую вычислительную модель — Clone-Structured Causal Graph. Она позволяет ему извлекать скрытые закономерности и строить сложные когнитивные карты.

Результаты исследования могут помочь в создании более эффективных методов лечения нарушений памяти, таких как болезнь Альцгеймера. Также они могут стать основой для новых моделей искусственного интеллекта, способных мыслить и планировать более естественным образом, как это делает человеческий мозг.