Исследование показало, зачем мозг создаёт странные сны

Чтобы проверить свою концепцию, ученые создали искусственные сны, заставив "сновидеть" алгоритмы машинного обучения.

Новое исследование, проведенное учеными из Бернского университета (Швейцарии), показало, что сны, которые кажутся реалистичными, но очень странными, помогают мозгу учиться и извлекать общие понятия из предыдущего опыта. Работа опубликована в журнале eLife, кратко о ней сообщает Medicalxpress.

Давно признано значение сна и сновидений для обучения и памяти — хорошо известно влияние, которое одна беспокойная ночь может оказать на наш ум.

«Нам не хватает теории, которая связывает это с консолидацией опыта, обобщением концепций и творчеством», — объясняет Николя Деперруа, ведущий автор исследования.

Во время сна мозг обычно проходит две фазы, чередующиеся одна за другой: медленный сон, когда мозг «воспроизводит» сенсорный стимул, полученный во время бодрствования, и быстрый сон, когда спонтанные всплески интенсивной мозговой активности вызывают яркие сновидения.

Исследователи использовали компьтерное моделирование коры головного мозга, чтобы увидеть, как разные фазы сна влияют на обучение. Чтобы привнести элемент необычности в искусственные сны, они использовали алгоритм машинного обучения, который называется генеративно-состязательными сетями. В этом случае две нейронные сети конкурируют друг с другом за создание новых данных из одного и того же исходного набора.

Затем исследователи смоделировали кору головного мозга в трех различных состояниях: бодрствование, медленный сон и быстрый сон. Во время «бодрствования» ИИ предлагали изображения лодок, автомобилей, собак и других объектов. «Быстрый сон» создавал искаженные, но реалистичные версии и комбинации лодок, автомобилей, собак и т. д. Чтобы проверить работу модели, простой классификатор оценивал, насколько легко идентифицировать объект (лодка, собака, машина и др.).

«По мере того, как наша модель учится, сны становятся более реалистичными. Сны, как правило, творчески сочетают переживания из бодрствования», — объясняет Джейкоб Джордан, старший автор и руководитель исследовательской группы.

Согласно этому исследованию, бодрствование, медленный и быстрый сон, по-видимому, имеют дополняющие друг друга функции обучения: восприятие стимула, закрепление этого опыта и открытие семантических концепций.

«Мы думаем, что эти результаты предполагают простую эволюционную роль снов. Неудивительно, что сны причудливы: эта причудливость служит определенной цели. В следующий раз, когда вам приснится сумасшедший сон, не пытайтесь найти глубокий смысл — ваш мозг просто может так организовывать ваши переживания», — говорит Деперруа.

Мой район