Серия «Биоинформатика». Пост №5: Мозг как Wi-Fi роутер — почему шум делает нас умнее
Серия «Биоинформатика». Пост №5: Мозг как Wi-Fi роутер — почему шум делает нас умнее Всем привет! Мы продолжаем разбирать, где в нашем теле прячется информация. Сегодня уходим от генов и стволовых клеток на уровень выше — к нейронным сетям. Обычно мы считаем шум врагом информации. Представьте старый радиоприемник: чем больше помех, тем хуже слышно дикторов. Казалось бы, мозг работает так же: если нейроны будут ошибаться (шуметь), наши мысли должны путаться. Но исследования показывают обратное: иногда именно правильно организованный хаос помогает нам думать быстрее и точнее. Ошибка системы или фича В предыдущем посте про iPS-клетки мы выяснили, что клетка может менять свою судьбу. Теперь посмотрим, как эти клетки общаются. В вашем мозге 86 миллиардов нейронов. Если бы каждый из них принимал решение сам по себе, опираясь только на свои шумы, вы бы не смогли поймать даже летящий мяч — сигналы были бы слишком искажены. Но природа придумала гениальный хак. Нейроны объединяются в группы. И оказывается, их ошибки коррелированы. Они не просто шумят кто во что горазд, они «ошибаются согласованно». Представьте толпу людей, которые пытаются угадать вес торта. * Вариант А: Каждый считает сам по себе. Кто-то завысит, кто-то занизит. Усреднив ответы толпы, мы получим очень точный результат (это мудрость толпы). * Вариант Б (Дифференциальные корреляции): Все посмотрели на одни и те же неверные весы перед этим. Их индивидуальные ошибки теперь связаны общим фактором. Если один думает, что торт тяжелее, то и сосед подумает так же. Математически доказано, что для мозга полезен именно Вариант Б, но с одним условием: этот общий «сдвиг» должен быть направлен строго вдоль вектора сигнала. Главный герой: Дифференциальные корреляции Ученые из Вашингтонского университета и Института Макса Планка создали математическую модель передачи данных через слои нейронов. Они обнаружили: 1. Существует специфический вид шума, который вообще не уменьшает информацию, сколько бы слоев обработки ни прошел сигнал. Это называется дифференциальными корреляциями. 2. Если шум выстроен правильно, он позволяет сети фильтровать слабые сигналы из огромного фона. Это похоже на работу наушников с активным шумоподавлением: чтобы услышать тишину, нужно сначала создать точно рассчитанный противофазный звук. 3. Для надежной работы мозгу выгодно иметь избыточность. Информация дублируется между нейронами, создавая страховку на случай гибели отдельных клеток. Что полезного для BeneOne несет эта информация Этот научный факт меняет наше представление о стрессе и когнитивной нагрузке: * Информационная гигиена: Наша нервная система тратит колоссальные ресурсы не на само мышление, а на поддержание структуры этого «шума». Хронический стресс разрушает оптимальную структуру ковариации шума. Именно поэтому после бессонной ночи или сильного стресса голова «не варит» — матрица информационного обмена деформирована. * Нейропластичность: Тренируя навык (от игры на гитаре до управления капиталом), мы настраиваем эти самые «дифференциальные корреляции». Мозг учится синхронизировать свой внутренний шум так, чтобы он помогал выделять полезный сигнал, а не глушил его. * Устойчивость систем: Понимание того, что небольшая синхронная ошибка лучше, чем много мелких независимых ошибок, применимо и к социальным структурам. Иногда общее видение проблемы командой важнее, чем отсутствие разногласий при отсутствии единого курса. По сути, наш мозг эволюционировал не для того, чтобы избавиться от неопределенности, а для того, чтобы научиться её красиво упаковывать и использовать как несущую волну для передачи смысла. Ссылка на исследование: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5413111/ #BeneOne #ANTI_AGE #тренералексей #аквабиотики #Биоинформатика #наука #биология #информация