Что общего между мозгом и косяком рыб

Оба они способны к эффективной коллективной обработке информации, хотя каждая элементарная часть общей структуры имеет доступ только к локальной информации.

В мозгу стимулы от 86 миллиардов нейронов составляют базу для обработки информации. В крупном косяке рыб каждая особь индивидуально решает, как ей двигаться, взаимодействовать с соседями. Однако мало известно о том, как биологические системы (мозг или косяк рыб) оптимально объединяют отдельные фрагменты информации, полученной из разных мест. Существует гипотеза, которая объясняет, что лучшая работоспособность мозга лежит на границе между порядком и хаосом, в состоянии так называемой критичности. Ученым удалось наглядно продемонстрировать, как это работает на большом косяке рыбы.

Суть гипотезы критического мозга состоит в том, что он постоянно находится в критической точке между двумя динамическими состояниями, а именно порядком и хаосом. При этом порядок означает, что нейроны активны высоко синхронизированным образом, а хаос – что клетки испускают импульсы независимо друг от друга. Передача информации внутри мозга лучше работает, когда нейронные связи не слишком слабы и не слишком сильны, то есть находятся в промежуточном состоянии между порядком и хаосом. Так мозг максимально возбудим. Даже небольшие раздражители вызывают срабатывание множества нейронов. При этом информация распространяется лавинообразно, легко передается даже в самые удаленные области мозга.

Небольшие рыбки, живущие в мексиканских источниках, плавают стаями в сотни тысяч особей. Они ныряют волнами вверх и вниз, что с высоты птичьего полета выглядит как многократно повторяющаяся волна. Так они сбивают толку охотящихся на них птиц. Описанное поведение схоже с состоянием критичности мозга. Нахождение в критической точке позволяет рыбкам постоянно следить за возмущениями в окружающей среде, передавать информацию об интенсивности сигнала даже на большие расстояния.

Сложное поведение большой стаи рыб, позволяющее оптимальным образом реагировать на опасность, схожесть процессов с активностью нейронов в мозге дают право интерпретировать сложные паттерны, демонстрируемые группами животных, как своего рода «коллективный разум».

Источник: phys.org