Ученые обнаружили неизвестный науке режим работы нейронов
Новый режим работы нейронной сети, которая имитирует “поведение” нейронов мозга, впервые зафиксировали ученые СГУ в составе международного исследовательского коллектива. Это открытие, по словам авторов, может помочь как в управлении сложными техническими системами, так и в лечении неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона или эпилепсия. Результаты опубликованы в журнале в Chaos, Solitons and Fractals.
Спайковые нейронные сети имитируют работу клеток головного мозга, передавая информацию не в виде чисел, а в виде кратковременных импульсов, называемых спайками. Как объяснили в Саратовском национальном исследовательском государственном университете (СГУ) имени Н.Г. Чернышевского, понимание особенностей функционирования этих сетей приблизит ученых к созданию новых технологий, которые повысят эффективность стимуляции мозга.
Исследователи СГУ совместно с коллегами из Индии изучили поведение сети при экстремальных периодических воздействиях — импульсах, которые поступают с фиксированной частотой, большой амплитудой и нарушают нормальный режим функционирования системы.
“Мы рассматриваем сложную сеть взаимосвязанных элементов, похожих на нейроны мозга. Изначально она работает в определенном ритме или режиме, но когда мы начинаем подавать на нее сильные импульсы, ее ритм может измениться. Иногда эти изменения разрушают существующую структуру, а иногда создают новые интересные состояния, о которых ранее никто не знал”, — рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник СГУ Игорь Шепелев.
По словам ученого, экстремальное воздействие привело, в частности, к возникновению нового режима — спиральной волны, свойства которой кардинально отличаются от свойств известных науке волн.
“Мы обнаружили, что изменения режима зависят от силы и частоты импульсов, и теперь пытаемся найти способы, как использовать эти знания для управления такими сетями”, — добавил Шепелев.
Он отметил, что полученные знания можно будет применить в нейроинженерии, нейроинформатике и медицине, например, для разработки новых методов лечения неврологических заболеваний через точечное воздействие на мозг.
В дальнейшем специалисты планируют изучить влияние хаотических экстремальных импульсов на спайковые нейронные сети, чтобы установить, как “чувствует себя” нейронная сеть при сильном облучении, ударе током или инсульте.