Неважно разгадать тайны человеческого мозга. Новое исследование предполагает, что нейробиологи могут даже не иметь аналитических инструментов, чтобы понять гораздо более простую логику, которая управляет «мозгом» в «Donkey Kong».
В мысленном эксперименте два исследователя задали вопрос: может ли нейробиолог понять микропроцессор? То есть, если считать мозг человека чрезвычайно сложным компьютером, могут ли неврологи применять свои широко используемые нейробиологические подходы для анализа простого компьютера?
Как просто? Они решили попробовать Atari 2600, которая в 1981 году была самой современной игровой консолью - с тогдашним невероятно быстрым микропроцессором 6502 - который представил миру грозную, бьющуюся в грудь, вырывающую девицу гориллу по имени Осел Конг.
Исследователи - Эрик Джонас, научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли, и Конрад Кординг, профессор физической медицины и реабилитации / физиологии в Северо-западном университете в Чикаго - выбрали Atari 2600 в качестве «модельного организма», потому что он был сложным достаточно, чтобы поставить аналитическую задачу, но инженеры, которые ее создали, тщательно ее наметили и поняли.
Чтобы имитировать типичное исследование мозга, они исследовали три типа «поведения» Atari 2600 в форме трех разных игр: «Donkey Kong», «Space Invaders» и «Pitfall!» Затем они применили некоторые методы анализа данных, которые обычно используются в нейробиологии, чтобы увидеть, покажут ли эти методы то, как «мозг» Atari - его микропроцессор - обрабатывает информацию.
Методы «выявили интересную структуру» внутри микропроцессора, пишут исследователи в статье, описывающей эксперимент. «Однако в случае с процессором мы знаем его функцию и структуру, и наши результаты не соответствовали тому, что мы бы назвали удовлетворительным пониманием» мозга Atari.
Результаты их эксперимента были опубликованы сегодня (12 января) в журнале PLOS Computational Biology.
«Область нейробиологии ожидает неожиданных данных от новых, крупных и хорошо финансируемых исследовательских программ, которые были разработаны для понимания человеческого разума, таких как Инициатива по исследованию мозга через продвижение инновационных нейротехнологий (BRAIN)», - сказал Джонас в интервью журналу Live Science. Тем не менее, Джонас сказал, что он ставит под сомнение ценность таких данных, если результаты не могут быть правильно поняты.
«Как люди, занимающиеся вычислительной нейробиологией, мы действительно изо всех сил пытаемся разобраться даже в сравнительно небольших данных, которые мы получаем сегодня, отчасти потому, что нам не хватает какой-либо« наземной правды », - сказал Джонас. «Но если различные синтетические системы, такие как классические микропроцессоры, могут служить испытательным стендом, возможно, мы сможем добиться более быстрого прогресса».
Итак, это «игра окончена» для современных методов нейробиологии?
«Я на самом деле очень позитивно оцениваю прогресс в нейробиологии», - сказал Кординг, который также является научным сотрудником Института реабилитации в Чикаго. «Тот факт, что отрасль может серьезно относиться к нашему вкладу, показывает, что, по крайней мере, у них есть планы по преодолению проблем, которые мы выделяем».
Кординг сказал, что более 80 000 человек просматривали более раннюю версию статьи на сервере препринтов. Многим это нравилось, сказал он, хотя многие тоже ненавидели. Но он был счастлив, что он и Джонас начали диалог.
Терренс Сейновски, который руководит Лабораторией вычислительной нейробиологии в Институте биологических исследований Солка в Сан-Диего, рассказал Live Science, что он ценит необходимость для исследователей разработать лучшую концептуальную основу для понимания нейронной обработки. Действительно, Сейновский был первым автором статьи 2014 года в журнале Nature Neuroscience, которую многие в этой области считают дорожной картой для того, как анализировать массивные и разнообразные наборы данных нейробиологии, которые, как ожидается, поступят из исследовательских проектов в ближайшие годы.
Но он не уверен, что Atari 2600 является подходящим модельным организмом для тестирования аналитических инструментов нейробиологии.
«Микропроцессор и мозг - это два совершенно разных типа компьютеров, и не следует удивляться, что для их анализа нужны разные методы», - сказал Сейновски. «Давайте проведем противоположный эксперимент и проанализируем мозг, используя методы, которые работают на микроуровнях, используя логический анализатор. Это прекрасно работает в микроинверсиях обратного инжиниринга, но полностью провалится с мозгом, потому что мозг не является цифровым чипом».
Конечно, мозг - это пугающий компьютер. И поскольку нейробиологи начинают разгадывать его тайны, они должны чувствовать себя немного как маленький Марио, вечно преодолевая препятствия в их, казалось бы, бесконечном путешествии в неизвестные царства.
