Международная группа исследователей, включая ученых Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского, выявила новый режим работы нейронных сетей, имитирующих «поведение» клеток мозга. Открытие, опубликованное в журнале Chaos, Solitons and Fractals 21 января, может помочь в изучении сложных систем и лечении неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и эпилепсия.
Спайковые нейронные сети работают на основе передачи информации с помощью коротких электрических импульсов, называемых спайками. Исследователи из СГУ пояснили, что анализ таких сетей может способствовать разработке новых технологий для улучшения методов стимуляции мозга.
Как возник новый режим
Совместно с коллегами из Индии ученые изучили поведение сетей под воздействием сильных периодических импульсов с фиксированной частотой и высокой амплитудой. По словам старшего научного сотрудника СГУ Игоря Шепелева, эти воздействия приводят к изменениям в ритме работы сети. Иногда это разрушает ее структуру, но в других случаях создаются новые состояния, ранее не известные науке.
Одним из таких состояний стала спиральная волна — новый режим работы сети с уникальными свойствами. Ученые установили, что изменение режима зависит от силы и частоты импульсов, что открывает возможности для управления такими сетями.
Перспективы исследования
Шепелев отметил, что полученные результаты могут найти применение в нейроинженерии, нейроинформатике и медицине. Например, они могут способствовать созданию точных методов воздействия на мозг для лечения неврологических заболеваний. В дальнейшем ученые планируют изучить влияние хаотических импульсов на нейронные сети, чтобы понять их поведение в условиях сильного стресса, таких как удары током или инсульт.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда в рамках Президентской программы исследовательских проектов № 23-72-10040.