📄 Показана версия «Просто» — «Популярно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить. Прошу разобрать полностью

Оркестр на первой репетиции без дирижёра. Скрипки вступают невпопад, духовые опаздывают, и вместо симфонии выходит какофония. Примерно так же ведёт себя компьютерная модель мозга, из которой убрали особые клетки — нейроны фон Экономо. Это крупные веретенообразные клетки (размером с две-три обычные), они живут в зонах, отвечающих за общение и понимание других людей, и загадочно исчезают при некоторых болезнях.

В новом исследовании нейробиологи построили упрощённую нейросеть из 2000 клеток, где лишь 40 были такими «дирижёрами». Сеть учили различать два типа сигналов — примерно как отличать кошку от собаки. С дирижёрами обучение прошло успешно в 49 случаях из 50. Стоило их убрать — и сеть застопорилась в 15 случаях из 50: каждый третий «мозг» оказался неспособен научиться совсем.

Почему так происходит? Обычные нейроны в сети общаются через петли обратной связи, и сигнал может затухнуть или взорваться — математики называют это «неустойчивостью якобиана». Нейроны фон Экономо создают прямой обходной путь, по которому учебный сигнал идёт без искажений. Как курьер с важным пакетом по выделенной полосе, минуя пробки.

Когда обучение закончено, дирижёры уже не нужны: сеть работает и без них. Правда, у 4 из 20 сетей результат резко падал — видимо, они стали «зависимыми» от обходного пути. Это напоминает строительные леса: пока здание растёт, они необходимы, но готовый дом стоит сам.

Такая хрупкость обучения объясняет, почему у людей с аутизмом, где этих клеток меньше, социальные навыки развиваются очень по-разному — от почти обычных до сильно нарушенных. Математическая модель предсказывает, что в выращенных в пробирке мини-мозгах с удалёнными нейронами фон Экономо обучение будет срываться стохастически, и это можно проверить в лаборатории.