A kutatók feltárták az emlékek időben történő rendszerezéséért felelős kulcsfontosságú agyi mechanizmusokat.
Az új tanulmány részletezi azokat az alapvető mechanizmusokat, amelyek révén az agy hippocampus régiója az emlékeket szekvenciákba rendezi, és azt, hogy ez hogyan használható fel a jövőbeli viselkedés megtervezésére.
A felfedezés kritikus korai lépés lehet a kognitív rendellenességekben, például az Alzheimer-kórban és a demencia más formáiban jelentkező memóriazavarok megértése felé.
A rágcsálókon végzett elektrofiziológiai rögzítési technikákat hatalmas adathalmazok statisztikai gépi tanulási elemzésével kombinálva a kutatók bizonyítékokat tártak fel, amelyek arra utalnak, hogy a hippokampusz A hálózat kódolja és megőrzi a tapasztalatok alakulását a döntéshozatal elősegítése érdekében.
„Az agyunk elég jól feljegyzi, hogy mikor történnek bizonyos élmények vagy események. Ez a képesség segít a mindennapi életünkben, de a tanulmány előtt nem volt világos elképzelésünk a folyamatok mögött álló neuronális mechanizmusokról” – mondja Norbert Fortin, a Kaliforniai Egyetem (Irvine) neurobiológia és viselkedéstudományi docense.
„Ami mindenkire vonatkozik, az az, hogy ez a fajta memória erősen károsodik különféle neurológiai rendellenességekben vagy egyszerűen az öregedéssel, ezért tényleg tudnunk kell, hogyan működik ez az agyi funkció.”
A több mint három évig tartó projekt kísérleti és adatelemzési fázisokat foglalt magában. A kutatók a patkányok agyában a neuronok tüzelését figyelték meg, miközben szagfelismerő teszteket végeztek rajtuk. Öt különböző illatok Különböző szekvenciákban a tudósok meg tudták mérni az állatok helyes szekvenciára vonatkozó memóriáját, és ki tudták mutatni, hogyan rögzítette agyuk ezeket a szekvenciális kapcsolatokat.
„Az analógia, amire gondolnék, a számítástechnika” – mondja Fortin. „Ha elektródákat helyeznék az agyadba – nem tehetjük; ezért használunk patkányokat –, láthatnám, hogy mely sejtek tüzelnek, és melyek nem egy adott pillanatban. Ez némi betekintést nyújt abba, hogyan ábrázolja és számítja ki az agy az információkat. Amikor aktivitási mintákat rögzítünk egy struktúrában, olyan, mintha nullákat és egyeseket látnánk egy számítógépben.”
A neuronális aktivitás és inaktivitás mérései, melyeket milliszekundumos időközönként, több percen keresztül végeznek, dinamikus képet adnak az agy működéséről. Fortin azt mondja, hogy ő és kollégái bizonyos értelemben képesek voltak „olvasni alanyaik gondolatait” azáltal, hogy gyors egymásutánban megfigyelték a sejtek „kódolását” – mely sejtek tüzelnek és melyek nem.
Gyorsan mozog
„Amikor valamire gondolsz, az gyorsan változik” – mondja. „Nem ragadsz le sokáig ennél az emléknél. Jelenleg még képződik, de láthatjuk, hogy ez milyen gyorsan változik.”
Fortin már korán tudta, hogy a hippokampusz aktivitásának mérése hatalmas mennyiségű nyers adatot fog eredményezni. A projekt kezdeti szakaszától kezdve statisztikusokat vont be a Donald Bren Információs és Számítástechnikai Iskolába.
„Az idegtudományi kérdések, amelyekkel akkoriban foglalkoztunk a laboromban, túl bonyolultak voltak a rendelkezésünkre álló statisztikai ismeretekhez képest. Ezért kellett adattudományi szakértelemmel rendelkező partnereket bevonnunk” – mondja Fortin.
„Ezek az újonnan megjelenő idegtudományi tanulmányok az adataik összetettsége miatt adattudományi módszerekre támaszkodnak” – mondja Babak Shahbaba, a statisztika professzora, a tanulmány társszerzője. „Az agyi aktivitást milliszekundumos skálán rögzítik, és ezek a kísérletek több mint egy órán át futnak, így el lehet képzelni, milyen gyorsan növekszik az adatmennyiség. Eljön az a pont, amikor az idegtudósoknak fejlettebb technikákra van szükségük ahhoz, hogy megvalósítsák azt, amit elképzeltek, de nem tudták megvalósítani.”
Megjegyzi, hogy amikor a neuronok olyan információkat kódolnak, mint az emlékek, a tudósok bepillantást nyerhetnek ebbe a folyamatba, ha megvizsgálják az összes rögzített neuronon megfigyelhető tüskés aktivitás mintázatát, amelyeket együttesen együttesnek nevezünk.
„Azt tapasztaltuk, hogy ezeket az idegi mintákat képekként tudjuk kezelni, és ez lehetővé tette számunkra, hogy mély gépi tanulási módszereket alkalmazzunk” – mondja Shahbaba. „Az adatokat konvolúciós neurális hálózattal elemeztük, amely egy gyakran használt módszertan a képfeldolgozó alkalmazásokban, például az arcfelismerésben.”
Így a kutatók képesek voltak dekódolni az idegsejtek tüzelését az információk kinyerése érdekében.
„Tudjuk, hogyan néz ki a B szag lenyomata, ahogy az A, C és D szagokét is” – mondja Fortin. „Ennek köszönhetően láthatjuk, hogy ezek a lenyomatok mikor jelennek meg újra egy másik időpontban, például amikor az alanyaink valami olyasmit várnak, ami még nem történt meg. Látjuk, hogy ezek a lenyomatok gyorsan ismétlődnek, miközben a jövőre gondolnak.”
Shahbaba szerint a projekt során kifejlesztett eszközök és módszertanok széles körű problémákra alkalmazhatók, és Fortin kiterjesztheti vizsgálati körét más agyterületekre is.
A szerzőkről
A munka megjelenik Nature Communications.
A finanszírozást a Nemzeti Egészségügyi Intézetek, a Nemzeti Tudományos Alapítvány és a Whitehall Alapítvány biztosította.
Forrás: UC Irvine
Teljesítményjavító könyvek az Amazon bestsellerlistájáról
"Csúcs: Titkok a szakértelem új tudományából"
Anders Ericsson és Robert Pool tollából
Ebben a könyvben a szerzők a szakterületükön végzett kutatásaikra támaszkodva betekintést nyújtanak abba, hogyan javíthatja bárki a teljesítményét az élet bármely területén. A könyv gyakorlati stratégiákat kínál a készségek fejlesztésére és a mesteri szint elérésére, a tudatos gyakorlásra és a visszajelzésre összpontosítva.
Kattintson a további információkért vagy a rendeléshez
"Atomi szokások: Könnyű és bevált módszer a jó szokások kialakítására és a rosszak elhagyására"
írta: James Clear
Ez a könyv gyakorlati stratégiákat kínál a jó szokások kialakításához és a rosszak elhagyásához, a nagy eredményekhez vezető apró változtatásokra összpontosítva. A könyv tudományos kutatásokra és valós példákra támaszkodik, hogy gyakorlatias tanácsokat adjon mindazoknak, akik szeretnének javítani a szokásaikon és sikert elérni.
Kattintson a további információkért vagy a rendeléshez
"Gondlásmód: A siker új pszichológiája"
írta: Carol S. Dweck
Ebben a könyvben Carol Dweck a gondolkodásmód fogalmát vizsgálja, és azt, hogy az hogyan befolyásolhatja teljesítményünket és sikereinket az életben. A könyv betekintést nyújt a fixált és a fejlődésorientált gondolkodásmód közötti különbségbe, és gyakorlati stratégiákat kínál a fejlődésorientált gondolkodásmód fejlesztéséhez és a nagyobb siker eléréséhez.
Kattintson a további információkért vagy a rendeléshez
"A szokás hatalma: Miért tesszük, amit teszünk az életben és az üzleti életben?"
írta Charles Duhigg
Ebben a könyvben Charles Duhigg a szokások kialakulásának tudományos hátterét vizsgálja, és azt, hogy ez hogyan használható fel teljesítményünk javítására az élet minden területén. A könyv gyakorlati stratégiákat kínál a jó szokások kialakításához, a rosszak elhagyásához és a tartós változáshoz.
Kattintson a további információkért vagy a rendeléshez
"Okosabb, gyorsabb, jobb: A produktív élet és az üzleti élet titkai"
írta Charles Duhigg
Ebben a könyvben Charles Duhigg a termelékenység tudományát vizsgálja, és azt, hogyan használható fel teljesítményünk javítására az élet minden területén. A könyv valós példákra és kutatásokra támaszkodik, hogy gyakorlati tanácsokat adjon a nagyobb termelékenység és siker eléréséhez.
