Біологія
Технології
Біологія
Технології

Функцію снів пояснили через гіпотезу перенавчання мозку

Американський науковець описав нову гіпотезу для пояснення функції сновидінь. На його думку, мозок може генерувати дивні версії реальності у снах, щоб протидіяти перенавчанню та покращити здатність до узагальнення щоденного досвіду, проводячи аналогію з навчанням штучних нейромереж. Своїми думками вчений поділився у статті журналу Patterns.

Сальвадор Далі / «Сон, викликаний польотом бджоли навколо граната, за секунду до пробудження» / Музей Тиссена-Борнемісса

Сальвадор Далі / «Сон, викликаний польотом бджоли навколо граната, за секунду до пробудження» / Музей Тиссена-Борнемісса

Чому це цікаво?

Сон та самі сни як його частина — одна з найзагадковіших біологічних функцій навіть для сучасних нейронауковців. Чимало теорій було висунуто з метою пояснити еволюцію та призначення сновидіння. Одна із них підтримує ідею про те, що сни є побічним ефектом іншого пристосування, яке убезпечує тварин від рухів під час періоду, до якого вони не пристосовані. Наприклад, нічних тварин від активності вдень і навпаки. Однак це не пояснює, чому сновидіння супроводжують значну частину спання, а особливо те, чому вони часто настільки дивакуваті, що можуть не мати зв'язку з реальністю взагалі. Іноді сновидіння пов'язують із процесом зберігання спогадів або їх відтворенням чи емоційним обробленням мозку, проте вони все одно розглядаються як побічне явище іншого процесу. Натомість дослідник Університету Тафтса Ерік Хоел (Erik Hoel) спробував пояснити сни як самостійний феномен. Для цього він звернувся до технологій машинного навчання.

До чого тут технології?

Комп'ютерні нейромережі побудовані за прикладом роботи людського мозку. При їхньому вдосконаленні винахідники часто порівнюють його із нашим головним центром керування організмом. Але суттєво рідше вчені роблять навпаки і намагаються зрозуміти реальний мозок через принцип роботи штучних нейромереж, від чого й відштовхувався Ерік Хоел у новій роботі.

Автор звернув увагу на особливості навчання. Коли вчені навчають штучний інтелект, то представляють йому великий набір даних, що мають спільні риси. Таке повторюване навчання, як і людям, допомагає машині дедалі краще виявляти закономірності. Утім, такий підхід має і свої недоліки. Із часом нейромережа стає чудово пристосованою до тренувального набору даних і добре працює з ним, але не може робити надійні передбачення в реальних умовах, де на відміну від навчання, завжди існують непередбачувані елементи та сценарії. Явище отримало назву перенавчання. Щоб його уникнути, розробники можуть додавати в набір даних трохи хаосу, що більше схоже на наш складний світ. У методі виключення, або дропауту, штучний інтелект змушують ігнорувати випадкові дані.

Який тут зв'язок зі сновидіннями?

Науковець припустив, що сни можуть відігравати ту ж функцію, що внесення хаосу в тренувальні набори даних нейромереж — запобігати перенавчанню мозку. Як і штучний інтелект, ми з часом можемо надто пристосовуватися до «навчального набору даних» буденного життя. Щоб протидіяти подібності та покращувати здатність до узагальнення досвіду та вирішення завдань, мозок може створювати в снах дещо викривлені версії світу.

Своє припущення автор назвав гіпотезою перенавченого мозку. Він сподівається, що його наукова робота ляже в основі майбутніх поведінкових досліджень, які допоможуть перевірити її правдивість.