Конкуренция между нейронными цепями мозга — ключ к разумному поведению

Университет Помпеу Фабра, Барселона                                                                                     13 апреля 2026 года

Мозг не только взаимодействует, но и конкурирует. К такому выводу пришли авторы международного исследования, проведенного Оксфордским, Кембриджским, Помпеу-Фабрским университетами и Монреальским неврологическим институтом в Канаде и опубликованного в Nature Neuroscience. Исследование показало, что человеческий мозг, а также мозг макак и мышей функционирует благодаря постоянному балансу между этими двумя силами. С помощью продвинутого компьютерного моделирования всего мозга исследователи показали, что, хотя специализированные нейронные цепи взаимодействуют между собой, между ними существует конкуренция за ограниченные ресурсы. Воспроизведение этого баланса может приблизить нас к созданию цифровых копий человеческого мозга — ключевому прорыву в прецизионной медицине и разработке моделей искусственного интеллекта с более высокими вычислительными возможностями.

Модели с конкурентными взаимодействиями, основанные на повседневном опыте, когда мы не можем уделять внимание всему сразу, стабильно показывают лучшие результаты по сравнению с моделями, основанными исключительно на кооперации. Это объясняет совместную работу специализированных областей мозга, отвечающих за познание и поведение. По мнению авторов, чрезмерная кооперация может привести к состояниям чрезмерной синхронизации, которые в реальности не встречаются. В отличие от этого, конкуренция выступает в качестве стабилизирующей силы: она предотвращает неконтролируемую активность и позволяет различным системам мозга по очереди формировать общую динамику работы мозга.

Анализ более 14 000 нейровизуализационных исследований показал, что модели с конкурентными взаимодействиями генерируют паттерны активности, которые в большей степени соответствуют реальным когнитивным процессам, таким как внимание и память. «Конкуренция между нейронными цепями позволяет одним сетям брать верх над другими в зависимости от того, что актуально в данный момент, что объясняет такие явления, как принятие решений», — объясняет Густаво Деко, профессор-исследователь ICREA в Университете Помпеу Фабра, один из ведущих авторов исследования.

"Это говорит о том, что конкуренция имеет решающее значение для того, чтобы мозг мог гибко активировать нужные комбинации участков, что является отличительной чертой разумного поведения".

Мортен Крингельбах, профессор Оксфордского университета, старший автор исследования

Эффективная модель для диагностики, улучшения и лечения

Используя данные о структуре и функциях мозга человека, эта новая модель может воспроизводить уникальные паттерны активности мозга конкретного человека, лучше отражая то, что отличает мозг одного человека от мозга другого. По словам ведущего автора исследования, доктора Андреа Луппи из Оксфордского университета, это приближает нас к созданию «реалистичного цифрового двойника конкретного мозга, который будет соответствовать вашему мозгу лучше, чем мозг любого другого человека».

По словам Деко, эта модель не только позволяет воспроизвести мозг в цифровом виде, но и «предоставляет гораздо больше информации для прогнозирования заболеваний и их симптомов, чем традиционные методы». Как сообщает Луппи, помимо диагностики, «эти модели можно использовать для моделирования реакции мозга конкретного человека на стимуляцию, лекарства или болезнь, подбирая терапию индивидуально для каждого».

Тот факт, что кооперативно-конкурентная архитектура мозга характерна для людей, макак и мышей, позволяет предположить, что она является фундаментальной особенностью организации мозга млекопитающих. В более широком смысле она может отражать фундаментальные принципы работы интеллектуальных систем.

Исследование также показало, что сети, сочетающие в себе кооперацию и конкуренцию, обладают более широкими вычислительными возможностями в области нейроморфных вычислений (искусственный интеллект, основанный на принципах работы мозга). Такие сети эффективнее обрабатывают и интегрируют информацию, подтверждая, что баланс между этими двумя силами необходим для интеллектуальных вычислений.

Источник:

Университет Помпеу Фабра, Барселона

Ссылка на журнал:

Луппи А. И., и др. (2026) Конкурентные взаимодействия определяют динамику и вычислительные процессы в нейронных сетях мозга млекопитающих. Nature Neuroscience. DOI: 10.1038/s41593-026-02205-3. https://www.nature.com/articles/s41593-026-02205-3