У нейронов коры связи друг с другом редкие и слабые, поэтому давно возникла идея: чтобы заметно повлиять на работу сети, нейроны должны срабатывать не поодиночке, а согласованно, целой группой. Такие группы называют ансамблями.

Но эксперименты показали, что даже короткая серия разрядов в одном-единственном нейроне способна активировать тысячи соседних нейронов, причём по степенному закону с показателем около 0,285. Так ведёт себя двумерная система вблизи критического состояния, то есть на самом пороге перколяции.

Возникает вопрос: если включить сразу несколько нейронов, получит ли группа дополнительное усиление? Чтобы это проверить, у бодрствующих мышей в слое 2/3 зрительной коры с помощью голографической оптогенетики включали группы из 1, 2, 4, 8 и 16 пирамидных нейронов: лазер через голограмму точно наводился на выбранные клетки и освещал их 100 мм. Одновременно двухфотонным имиджингом регистрировали активность сотен окружающих нейронов. Группы выбирали из 32 клеток, каждую группу стимулировали по 100 раз; всего в работе было 10 записей от 9 мышей.

Оказалось, что отклик сети подчиняется одному и тому же закону на протяжении двух порядков величины: когда число вызванных спайков росло от 1 до 100, средняя активность откликнувшихся нейронов увеличивалась как степенная функция с показателем около 0,285 — точно так же, как при стимуляции одного нейрона.

Порога, за которым совместная активация вдруг давала бы сверхлинейное, непропорционально большое усиление, обнаружить не удалось. Более того, откликалось даже меньше нейронов, чем можно было ожидать: группы вовлекали перекрывающиеся популяции, а торможение усиливалось по мере роста группы. Фоновая динамика коры при этом не менялась — нейронные лавины выглядели одинаково до, во время и после стимуляции.

И всё же сеть сохраняла информацию о том, кто именно сработал. По активности окружения удавалось распознать, какая группа была включена: точность росла с 37% для одной клетки до 53, 70, 88 и 97% для групп из 2, 4, 8 и 16 нейронов, тогда как случайное угадывание дало бы 3, 6, 12,5, 25 и 50% соответственно. Информация была распределённой и избыточной, ошибки концентрировались между целями, разделёнными менее чем на 100 микрометров, а распознавание достигало пика в окне стимуляции. Кроме того, удалось разделить влияние размера группы и фоновой активности: размер группы определяет, как далеко по критической кривой уходит отклик, а фоновая активность задаёт общее усиление.

Таким образом, согласованный разряд группы нейронов повышает различимость представления, но не даёт группе непропорционально большого влияния. Вблизи критического состояния кора масштабирует вход, а не переключается в качественно иной режим распространения: ансамбли сообщают «кто», не получая за это дополнительного «сколько».

https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.07.757392v1