Головной мозг - это сложная сеть, содержащая миллионы нейронов, где каждый из этих нейронов общается одновременно с тысячами других посредством своих синапсов. Однако, нейрон действительно собирает множество приходящих через синапсы сигналов посредством только своих чрезвычайно длинных разветвленных "рук", наз. дендритных древ.

В 1949 Donald Hebb's в своей пионерской работе предположил, что обучение в головном мозге происходит путем модификации силы синапсов, тогда как функционируют нейроны как вычислительные элементы в головном мозге. Это оставалось широко распространенным предположением вплоть до сегодня.

Используя новые теоретические результаты и эксперименты над культурами нейронов, группа учёных под руководством Prof. Ido Kanter, из Department of Physics and the Gonda (Goldschmied) Multidisciplinary Brain Research Center at Bar-Ilan University, продемонстрировала, что главное предположение, выдвинутое почти 70 лет тому назад, что обучение происходит только в синапсах, неправильное.

Учёные выступили против обычного здравого смысла, чтобы показать, что обучение в действительности осуществляется несколькими дендритами, подобно механизму замедленного обучения, приписываемого сегодня синапсам.

"Вновь открытый процесс обучения в дендритах происходит со значительно большей скоростью, чем согласно раннему сценарию, предполагающему, что обучение происходит исключительно в синапсах. В этом новом процессе дендритного обучения существует меньше адаптивных параметров на нейрон по сравнению с тысячами крошечных и чувствительных параметров по сценарию синаптического обучения," говорит Prof. Kanter.

Вновь предложенный сценарий обучения показывает, что обучение происходит в немногих дендритах, которые находятся в значительно большей близости к нейрону, в противовес предыдущему мнению. "Это делает осмысленным измерение качества воздуха. который мы вдыхает посредством множества крошечных, удаленных сателлитных сенсоров на высоте небоскрёба, или путем использования одного или нескольких сенсоров в тесной близи к носу? Сходным образом, более эффективным для нейрона подсчитывать свои входящие сигналы вблизи вычислительной единицы, нейрона," говорит Kanter. Теория Hebb's глубоко укоренилась, поэтому было трудно предположить иной подход. Более того, синапсы и дендриты соединены с нейроном в серии, так что точное расположение места процесса обучения кажется не относящимся к делу.

Др. важной находкой данного исследования стало то, что слабые синапсы, ранее рассматриваемые как незначащие, хотя они и представляли большую часть нашего головного мозга, играют важную роль в динамике нашего головного мозга. Они индуцируют осцилляции обучающих параметров скорее, чем это осуществляется нереально фиксированными крайностями, как это предполагалось современным сценарием синаптического обучения.

Новый сценарий обучения проявляется в разных местах головного мозга и поэтому следует осуществить переоценку современного лечения нарушений функциональности головного мозга. Следовательно, популярную фразу "neurons that fire together wire together," суммирует Donald Hebb's, следует перефразировать. Изменение парадигмы обучения открывает новые горизонты для разного типа алгоритмов глубокого обучения и искусственного интеллекта, базирующегося на имитировании функции нашего головного мозга, но с более продвинутыми функциями и со значительно большей скоростью.