Ученые опровергли миф о «рептильном мозге»: эволюция оказалась «перетягиванием каната»

Ученые опровергли популярный миф о «рептильном мозге», господствовавший в науке более 70 лет. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что эволюция мозга — это не наслоение новых «продвинутых» отделов над старыми, а скорее конкуренция за ограниченное пространство между двумя принципиально разными типами нейронных связей.

Теория о «рептильном мозге», предложенная в 1950-х годах, предполагала, что мозг эволюционировал послойно: от базовых функций к эмоциям и, наконец, к сложному мышлению. Однако, как отмечает доцент Школы вычислительной науки и инженерии Технологического института Джорджии Набиль Имам, «эволюционный биолог так бы не мыслил». Исследователи обнаружили, что лимбическая система (так называемый «рептильный мозг») и неокортекс (центр рационального мышления) развиваются не независимо, а как единое целое. Когда у вида увеличиваются одни отделы лимбической системы, увеличиваются и другие, но при этом неокортекс, как правило, становится меньше.

Ключ к разгадке — в «проводке» мозга. Нейронные цепи неокортекса организованы в виде пространственных карт (например, области, отвечающие за большой и указательный пальцы, находятся рядом). Лимбическая система устроена иначе: ее связи работают как «штрих-код», где распределенные паттерны активности кодируют запахи и воспоминания. Используя модели ИИ, ученые подтвердили, что эти различия заложены архитектурно, а не приобретаются с опытом.

В ходе эволюции между этими двумя системами идет «перетягивание каната» за ресурсы мозга. Если среда обитания требует острого обоняния, разрастается лимбическая система, а неокортекс уменьшается. Если важнее зрение — происходит обратное. Это объясняет, почему у броненосца, полагающегося на нюх, огромная лимбическая система, а у беличьей обезьяны, ориентирующейся на зрение, доминирует неокортекс. Анализ 182 видов подтвердил эту закономерность.

Открытие имеет практическое значение для разработки ИИ. Воспроизведя принципы «врожденной» архитектуры мозга, инженеры смогут создавать нейросети, которым требуется значительно меньше данных и энергии для обучения. «Сегодняшние нейросети обучаются на огромных объемах данных — это "воспитание". Но мозг — не чистый лист, он сочетает природу и воспитание, где природа — это предустановленная архитектура», — подчеркивает Имам. Исследование проводилось в сотрудничестве с Корнеллским университетом при поддержке Национального научного фонда США.