Ученые создали трехслойную нейросеть, классифицирующую запахи. Выяснилось, что связи между нейронами в точности воспроизвели структуру обонятельной системы плодовой мушки.
У плодовых мушек, обонятельная схема мозга которых исследована лучше всего, обработка информации о запахе начинается в усиках. Сенсорные нейроны, оснащенные рецепторами запаха, преобразуют химическую связь молекул с определенным запахом в электрическую активность. Эти нейроны, составляющие первый слой обонятельной сети, подают сигнал на второй слой, в котором сенсорные нейроны, имеющие один и тот же рецептор, сходятся к одному и тому же нейрону второго слоя. Поскольку во втором слое меньше нейронов, чем в первом, эта часть считается слоем сжатия. Нейроны второго слоя, в свою очередь, передают сигнал большему набору нейронов в третьем слое — слое расширения.
Ученые создали сеть искусственных нейронов, состоящую из входного слоя, слоя сжатия и слоя расширения и с тем же количеством нейронов, что и в обонятельной системе плодовой мушки, но без присущей ей структуры, заставляя связи между нейронами перепрограммироваться по мере того, как модель обучалась классифицировать запахи. Самоорганизация нейросети заняла несколько минут. Возникшая структура оказалась аналогичной той, что была обнаружена в мозге плодовой мушки.
Результаты исследования говорят о том, что биологические нейросети, которые интерпретируют обонятельную информацию, оптимально организованы для выполнения своей задачи. Также работа демонстрирует значимость искусственных нейронных сетей для исследований в нейробиологии.
