Нейробиологи из Тринити-колледжа в Дублине сделали поразительное открытие – младенцы в возрасте всего двух месяцев уже способны организовывать увиденное по категориям объектов. Эта способность проявляется значительно раньше, чем предполагали ученые, и указывает на то, что важнейшие компоненты восприятия заложены в нас практически с рождения.
Используя комбинацию методов визуализации мозга и моделей искусственного интеллекта, исследователи получили новые данные о том, как младенцы мыслят и обучаются в первые месяцы жизни. Результаты проливают свет на процессы, происходящие в мозге ребенка задолго до того, как он научится говорить или совершать осмысленные движения. Исследование было опубликовано в престижном журнале Nature Neuroscience.
«Родители и ученые давно задавались вопросом, что происходит в голове у младенца и что он на самом деле видит, глядя на мир, – объясняет ведущий автор исследования, доктор Клиона О’Доэрти. – Наша работа показывает, насколько богаты функции мозга в первый год жизни. Несмотря на то что в два месяца общение ограничено отсутствием речи и контроля моторики, мозг младенцев уже не просто представляет, как выглядят вещи, но и определяет, к какой категории они относятся. Это доказывает, что основы зрительного познания закладываются очень рано – гораздо раньше, чем мы ожидали».
В исследовании, проведенном совместно с дублинскими больницами, приняли участие 130 двухмесячных младенцев. Каждого ребенка удобно укладывали на мягкое кресло-мешок, надевали звукопоглощающие наушники и в течение 15–20 минут показывали яркие красочные изображения 12 знакомых категорий, таких как кошки, птицы, резиновые утята, тележки для покупок и деревья. В это время ученые с помощью функциональной МРТ (фМРТ) фиксировали паттерны активности мозга.
После сбора данных команда использовала модели искусственного интеллекта для анализа того, как различные визуальные категории представлены в мозге младенца. Сравнивая паттерны активности в зрительных путях у моделей ИИ и в мозге детей, исследователи смогли лучше понять, как происходит ранняя категоризация. «Это крупнейшее лонгитюдное исследование с использованием фМРТ у бодрствующих младенцев, – говорит руководитель группы Родри Кьюсак. – Богатый набор данных об активности мозга открывает совершенно новый способ измерения того, о чем думают дети в самом раннем возрасте. Младенцы учатся гораздо быстрее, чем современные модели ИИ, и, изучая их способности, мы надеемся вдохновить создание нового поколения более эффективных нейросетей».
Доктор Анна Труцци, соавтор статьи, подчеркнула, что исследование стало возможным благодаря недавним технологическим прорывам. «До недавнего времени мы не могли надежно измерить, как конкретные области мозга младенца интерпретируют визуальную информацию. Сочетание ИИ и нейровизуализации дает нам уникальное понимание того, как дети учатся в первый год жизни». Эти фундаментальные знания могут помочь в разработке образовательных программ для самых маленьких, в клинической поддержке детей с нарушениями нейроразвития и в создании более биологически обоснованных подходов в области искусственного интеллекта.
