Чем мозг человека отличается от мозга мыши: самый существенный нюанс

На первый взгляд мозг мыши и мозг человека удивительно похожи: нервные клетки, образующие наш мозг, пости одинаковые, молекулярные механизмы электрического возбуждения — практически совпадают, а многие биофизические явления, обнаруженные у мышей вполне применимы и к мозгу человека.

Мориц Хельмштедтер, директор исследовательского центра Института исследований мозга им. Макса Планка (Франкфурт), руководивший исследованием, опубликованным в журнале Science, говорит об очевидном отличии мозга человека от мозга мыши: «В первую очередь наш мозг содержит в 1000 раз больше нервных клеток, что позволяет нам играть в шахматы и писать детские книги, чего мыши, судя по всему, делать не умеют». Но размер еще мало что объясняет. По крайне мере, остаются непонятными те механизмы, которые позволяют человеку играть в шахматы, и которых у мыши — нет.

Ученые взяли фрагменты коры мозга человека, которые хирурги брали у пациентов во время биопсии и фрагменты коры мыши и сравнили их под электронным микроскопом.

Анализируя нейронные сети у мышей и людей, ученые составили полную карту их коннектомов, то есть межнейронных соединений. То, что они увидели, достойно удивления: они обнаружили в коре мозга человека новый тип нейронной сети, который практически отсутствует у мышей. Это нейронная сеть, которая опирается на многочисленные связи между тормозными вставочными нейронами (или интернейронами).Какие бывают нейроны

Все нейроны очень грубо можно разделить на два типа — нейроны, которые взаимодействуют с внешней средой, например, сенсорные нейроны или двигательные, и нейроны, которые взаимодействуют только с другими нейронами, то есть выполняют внутреннюю работу. Такие нейроны называются вставочными или интернейронами. Вставочные нейроны бывают тоже двух типов - возбуждающие и тормозные. Возбуждающие обычно выбрасывают в синаптическую щель нейромедиатор глутамат — и тогда нейрон, который глутамат получает, возбуждается и готов передать сигнал дальше по нейросети.

Тормозные нейроны обычно выбрасывают нейромедиатор ГАМК, и тогда нейрон, который его получает, «гаснет» и ничего дальше не передает. Так вот тормозных нейронов в мозге человека оказалось несравнимо больше, чем в мозге мыши (относительно общего количества). А вот действующих нейронов, работающих с внешней средой — и у мыши, и у человека примерно столько же (тоже относительно общего числа). Получается, что человек — это какой-то полный тормоз! Мозг как будто нарочно замедляет реакции человека внешние стимулы.Зачем человеку «нейротормоза»?

Хельмштедтер так объясняет работу тормозных интернейронов: «Они ведут себя весьма своеобразно. Они очень активны, но не для того, чтобы активировать другие нейроны, а для того, чтобы заставить их замолчать. Они как воспитатели в детском саду или охранники в музее: их очень трудоемкая и энергозатратная деятельность заключается в том, чтобы другие не возбуждались. А теперь представьте себе комнату, полную музейных охранников, которые затыкают друг другу рот. Вот что развил человеческий мозг!»

Зачем это нужно? Есть теория, что такие тормозные сети могут продлить время, в течение которого недавние события хранятся в рабочей памяти, прежде чем они будут забыты или отправлены на хранение в долговременную память, своего рода жесткий диск нашего мозга. Хельмштедтер считает, что более долговременная рабочая память помогает справляться с более сложными задачами и расширяет способности к рассуждениям. Но это только одно из предположений.

Ученый обращает внимание и на такие моменты: «Это также может быть следствием патологических изменений, и его необходимо изучать в контексте нервно-психических расстройств. И последнее, но не менее важное: ни один из сегодняшних основных методов искусственного интеллекта не использует такие межнейронные сети».

Оказывается, мы все-таки не совсем такие же, как мыши, искусственные нейросети совсем не такие, как мы. Но кто бы мог подумать, что главным преимуществом нашего мозга является способность «тормозить». И видимо, придется этому учить искусственные нейросети, если мы хотим, чтобы они решали задачи, сравнимые по сложности с теми, что решает человек.