Ученые выяснили, когда организмам выгодно помнить прошлое.
Стоит ли организму тратить энергию на запоминание прошлого, или лучше реагировать только на то, что происходит здесь и сейчас? Ответить на этот фундаментальный вопрос помогла новая математическая теория, разработанная исследователями из Института промышленных наук Токийского университета и центра RIKEN. Результаты их работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Ученые создали упрощенную модель живого существа, которое должно оценивать события в постоянно меняющейся среде. Математическая модель могла использовать как текущие данные от органов чувств, так и воспоминания о прошлом опыте. Однако поддержание памяти требовало затрат энергии, что создало компромисс между точностью решений и экономией ресурсов.
Переход между двумя стратегиями происходит не плавно, а скачкообразно. «Когда ресурсы ограничены, лучшая стратегия — игнорировать память. Но как только ресурсов становится достаточно, запоминание внезапно становится целесообразным, что приводит к резкому переходу к стратегии, основанной на памяти», — говорит ведущий автор исследования Такехиро Тоттори.
Ученые показали, как ограниченные ресурсы могут вызывать внезапные изменения в способе обработки информации организмами.Выяснилось, что память наиболее эффективна в «серой зоне» умеренной неопределенности. Если данные из окружающей среды абсолютно ясны, прошлый опыт не добавляет пользы. Напротив, если вокруг слишком много хаоса и помех, старые записи тоже мало помогают принять верное решение. Именно при умеренно зашумленной информации способность запоминать дает организму решающее преимущество перед теми, кто полагается только на сиюминутные ощущения.
Предложенная концепция находит подтверждение в поведенческих экспериментах на людях. Исследования показывают, что мы интуитивно перестаем полагаться на память в двух случаях: когда наши ресурсы истощены (например, при усталости или голоде), а также когда ситуация абсолютно понятна и не требует анализа прошлого опыта или, наоборот, совершенно непредсказуема из-за хаоса.
Таким образом, выявленные закономерности дают теоретическую основу для понимания эволюции биологических вычислительных систем. Они помогут объяснить, почему живые организмы столь разнообразны — от простых клеток-рефлексов до сложного человеческого мозга, способного хранить огромные объемы информации.
Ранее специалисты рассказали, зачем природа связала пищеварение с гиппокампом.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
