№09 сентябрь 2022

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Нейроны для еды

В зрительной коре мозга нашли нейроны, настроенные на всё съедобное.

Мы видим вокруг себя массу всего — дома, деревья, других людей, кошек, собак, автомобили, автобусы, поля, леса, ноутбуки, смартфоны и так далее, и тому подобное. На что-то мы обращаем внимание, на что-то — нет, всё зависит от того, чем мы заняты и что у нас в мыслях. Но среди всего, что попадает нам на сетчатку, есть вещи особо важные — настолько важные, что для них в коре мозга есть специальные группы нейронов. Это лица, тела и части тел, слова и в целом любые последовательности символов, а также места (территории, пространства, на которых что-то происходит). Когда у нас в поле зрения попадает чьё-нибудь лицо, на него реагирует конкретная группа нейронов, настроенная именно на лица вообще. Точно так же мозг отличает человеческие руки, ноги, туловища от любых других объектов. Точно так же есть нейроны, которые удерживают зрительное представление куска пространства — часть улицы, площадь, офисный кабинет, чистое поле со стаей ворон и пр. Про слова и говорить нечего.

Сотрудники Массачусетского технологического института добавили в этот список пятый объект особой важности — еду. То есть у нас имеются специальные нейроны, которые реагируют на еду, что тем удивительнее, потому что еда бывает очень и очень разной: всё-таки между двумя человеческими физиономиями намного больше общего, чем между пиццей и бананом. Нашли эти нейроны с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).

Однако, как говорят сами авторы работы, если бы они просто показывали людям в аппарате фМРТ картинки с едой и потом смотрели, какие участки коры на них прореагировали, то к таким результатам возникли бы большие вопросы. Например, как понять, что группа нейронов, которую мы определили как специфическую для еды, действительно специфична для еды?

Исследователи поступили иначе: они воспользовались открытой базой с фМРТ-данными, откуда взяли снимки мозга восьми людей — эти люди посмотрели десять тысяч разных картинок, и для каждой картинки у них определяли активность мозга. В коре мозга не искали специально «пищевую» активность, в ней искали такую активность, которая бы была более или менее одинаковой по отношению к какому-либо классу объектов. Причём тут понадобилась ещё одна алгоритмическая хитрость, связанная с особенностями самой фМРТ.

Изображение, которое даёт фМРТ, складывается из множества вокселей (так называют трёхмерные пиксели). Каждый воксель показывает активность сотен тысяч нейронов — такова пока что разрешающая способность метода. Среди сотен тысяч нейронов в одном вокселе вполне может быть группа таких, которые работают не так, как все остальные, но их напрямую по фМРТ-картинке определить невозможно. Но с помощью специального метода можно в одном и том же вокселе, который анализируется сразу на множестве снимков, «увидеть» разные популяции нейронов.

Авторы работы подтвердили, что в зрительном анализаторе коры мозга есть группы нейронов для лиц, тел, мест и слов. Но попутно оказалось, что есть и пятая группа нейронов — для еды. В статье в Current Biology говорится, что зрительные нейроны для еды распределены в популяциях других нейронов, настроенных на другие объекты — поэтому их долгое время не удавалось обнаружить, другие нейроны их просто заслоняли.

Исследователи попытались сымитировать работу зрительных нейронов еды в компьютерной модели, и модель в конце концов научилась работать настолько хорошо, что отличала банан от полумесяца. Вероятно, такая специализация у нейронов появляется не с рождения, а развивается постепенно, как, например, это происходит с нейронами, распознающими лица. Но как именно в зрительном отделе коры формируется «пищевой отдел», станет понятно только после дальнейших экспериментов.

Автор: Кирилл Стасевич


Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее