Российский искусственный интеллект сымитировал работу клеток мозга

Исследователи из ННГУ им. Н.И. Лобачевского разработали нейросеть, имитирующую взаимодействие нейронов мозга со вспомогательными клетками нервной системы — астроцитами. Работа ученых опубликована в журнале Entropy.

Искусственная нейронная сеть, подобно человеческой, получив данные, обрабатывает их при помощи «искусственных нейронов» — вычислительных кластеров, соединенных между собой в единую систему — и выдает её. Уже много лет ученые с помощью подобных моделей пытаются имитировать работу головного мозга.

До недавнего времени считалось, что в работе синапсов — связей между клетками нервной системы — участвуют только нейроны. Однако выяснилось, что в ней участвуют клетки, поддерживающие нервные волокна, — глиальные, в том числе и астроциты, «редакторы» сигнальных путей.

Разработанная российскими учеными нейросеть смоделировала активное участие астроцитов в передаче сигналов между нейронами головного мозга. Каждый элемент нейросети был моделью биологического нейрона. При достижении порога «электрического потенциала» сигнал передвалался и нейрон входил в период «покоя».

Взяв за основу экспериментальные данные, исследователи добавили в модель рассчитанное воздействие астроцитов. Подаваемый учеными сенсорный стимул — однотонные закодированные в двоичной системе цифры — вызывал переключение нейронной сети: нейроны не передавали сигнал от одного к другому поодиночке, а синхронизировались и передавали сигнал волной импульсов.

Сравнив свою нейросеть с той, где влияние астроцитов не учитывалось, специалисты показали, что именно астроциты отвечают за переключение режима работы нейронов в ответ на сенсорный стимул. Это позволяло программе правильным образом закодировать полученную визуальную информацию и впоследствии ее воспроизвести.