A kutatók feltárták az emlékek időbeni rendszerezésének kulcsfontosságú agyi mechanizmusait.
Az új tanulmány részletezi azoknak az alapvető mechanizmusoknak a felfedezését, amelyek révén az agy hippokampusz régiója az emlékeket szekvenciákba rendezi, és hogyan lehet ezt felhasználni a jövőbeli viselkedés tervezésére.
A felfedezés kritikus korai lépés lehet a kognitív rendellenességek, például az Alzheimer-kór és a demencia egyéb formái esetén fellépő memóriazavarok megértésében.
A rágcsálók elektrofiziológiai rögzítési technikáit hatalmas adathalmazok statisztikai gépi tanulási elemzésével kombinálva a kutatók olyan bizonyítékokat fedeztek fel, amelyek arra utalnak, hogy hippokampusz a hálózat kódolja és megőrzi a tapasztalatok előrehaladását, hogy segítse a döntéshozatalt.
„Agyunk elég jól rögzíti, hogy mikor történnek konkrét élmények vagy események. Ez a képesség segít nekünk a mindennapi életben, de a tanulmány előtt nem volt világos elképzelésünk a folyamatok mögött meghúzódó neuronális mechanizmusokról” – mondja Norbert Fortin, a megfelelő szerző, a Kaliforniai Egyetem neurobiológiai és viselkedési docense. Irvine.
"Mindenkihez az kapcsolódik, hogy ez a fajta memória erősen károsodott különféle neurológiai rendellenességek vagy egyszerűen az öregedés miatt, ezért valóban tudnunk kell, hogyan működik ez az agyműködés."
A több mint három évig tartó projekt kísérleti és adatelemzési szakaszból állt. A kutatók nyomon követték a patkányok agyában lévő neuronok tüzelését, miközben egy sor szagazonosító teszten estek át. Öt különböző bemutatásával illatok A tudósok különböző szekvenciákban meg tudták mérni az állatok memóriáját a helyes szekvenciáról, és kimutatták, hogy agyuk hogyan rögzíti ezeket a szekvenciális kapcsolatokat.
„Az analógia, amelyre gondolnék, a számítástechnika” – mondja Fortin. – Ha elektródákat ragasztok az agyadba, nem tehetjük; ezért használunk patkányokat – minden pillanatban láthattam, hogy melyik sejt tüzel, és melyik nem. Ez némi betekintést nyújt számunkra abba, hogy az agy hogyan reprezentálja és számítja ki az információkat. Amikor tevékenységi mintákat rögzítünk egy szerkezetben, az olyan, mintha nullákat és egyeseket látnánk a számítógépen.”
Az ezredmásodperces intervallumokban, néhány perc alatt kapott neuronaktivitási és inaktivitási mérések dinamikus képet adnak az agy működéséről. Fortin azt mondja, hogy ő és kollégái bizonyos szempontból képesek voltak "olvasni" alanyaik gondolataiban azáltal, hogy megfigyelték a sejtek "kódolását" - melyek tüzeltek és melyek nem - gyors egymásutánban.
Gyors mozgás
„Ha valamin gondolkodik, az gyorsan megy” – mondja. – Nem ragadsz meg sokáig ebben az emlékben. Jelenleg ez képviselteti magát, de láthatjuk, hogy ez nagyon gyorsan változik.”
Fortin már korán tudta, hogy a hippocampális aktivitás leolvasása hatalmas mennyiségű nyers adatot eredményez. A projekt kezdeti szakaszától kezdve bevonta a statisztikusok részvételét a Donald Bren School of Information & Computer Sciences-be.
„A laboratóriumomban feltett idegtudományi kérdések túlságosan fejlettek voltak ahhoz a statisztikai tudásunkhoz, amellyel rendelkeztünk. Ezért kellett bevonnunk az adattudományi szakértelemmel rendelkező partnereket” – mondja Fortin.
„Ezek a feltörekvő idegtudományi tanulmányok adataik összetettsége miatt adattudományi módszerekre támaszkodnak” – mondja Babak Shahbaba vezető társszerző, a statisztika professzora. „Az agyi tevékenységeket ezredmásodperces léptékben rögzítik, és ezek a kísérletek több mint egy órán keresztül futnak, így elképzelhető, milyen gyorsan növekszik az adatok mennyisége. Odáig eljut, hogy 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 például az emlékek, a tudósok bepillantást nyerhetnek ebbe a folyamatba azáltal, hogy megvizsgálják az összes rögzített idegsejtben tapasztalható kiugró aktivitás mintázatát, amelyet együttesen együttes néven ismerünk.
„Úgy találtuk, hogy ezeket a neurális mintákat képként kezelhetjük, és ez felszabadította a mély gépi tanulási módszerek alkalmazásának képességét” – mondja Shahbaba. "Az adatokat konvolúciós neurális hálózattal elemeztük, amely egy olyan módszer, amelyet gyakran használnak képfeldolgozó alkalmazásokban, például arcfelismerésben."
Ily módon a kutatók képesek voltak dekódolni a neuronok tüzelését, hogy információt szerezzenek.
„Tudjuk, hogy néz ki a B szag aláírása, éppúgy, mint az A, C és D jelei” – mondja Fortin. Emiatt láthatja, hogy az aláírások mikor jelennek meg újra egy másik időpontban, például amikor alanyaink olyasmire számítanak, ami még meg kell történnie. Azt látjuk, hogy ezek az aláírások gyorsan visszajátszanak, miközben a jövőről gondolkodnak.”
Shahbaba azt mondja, hogy a projekt során kifejlesztett eszközök és módszertanok számos probléma kezelésére alkalmazhatók, Fortin pedig kiterjesztheti kutatási körét más agyi régiókra is.
A szerzőkről
A munka megjelenik Nature Communications.
A finanszírozást a National Institutes of Health, a National Science Foundation és a Whitehall Foundation biztosította.
Forrás: UC Irvine
Könyvek a teljesítmény javításáról az Amazon legjobb eladóinak listájáról
"Csúcs: A szakértelem új tudományának titkai"
Anders Ericsson és Robert Pool
Ebben a könyvben a szerzők a szakterületen végzett kutatásaik alapján betekintést nyújtanak abba, hogyan javíthatja bárki teljesítményét az élet bármely területén. A könyv gyakorlati stratégiákat kínál a készségek fejlesztésére és a mesteri tudás megszerzésére, a szándékos gyakorlásra és a visszajelzésekre összpontosítva.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"Atomic Habits: Könnyű és bevált módszer a jó szokások kialakítására és a rosszak letörésére"
írta: James Clear
Ez a könyv gyakorlati stratégiákat kínál a jó szokások kialakításához és a rosszak feloldásához, a kis változtatásokra összpontosítva, amelyek nagy eredményekhez vezethetnek. A könyv tudományos kutatásokra és valós példákra támaszkodik, hogy gyakorlatias tanácsokat adjon mindenkinek, aki szokásaik javítására és sikerre vágyik.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"Gondolkodásmód: A siker új pszichológiája"
írta: Carol S. Dweck
Ebben a könyvben Carol Dweck feltárja a gondolkodásmód fogalmát, és azt, hogy az hogyan befolyásolhatja teljesítményünket és életünk sikerét. A könyv betekintést nyújt a rögzített gondolkodásmód és a növekedési gondolkodásmód közötti különbségbe, és gyakorlati stratégiákat kínál a növekedési gondolkodásmód kialakításához és a nagyobb sikerek eléréséhez.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A szokás ereje: Miért csináljuk azt, amit az életben és az üzleti életben"
írta Charles Duhigg
Ebben a könyvben Charles Duhigg feltárja a szokások kialakulásának hátterében álló tudományt, és azt, hogy hogyan használhatók fel a teljesítményünk javítására az élet minden területén. A könyv gyakorlati stratégiákat kínál a jó szokások kialakításához, a rosszak feloldásához és a tartós változás megteremtéséhez.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"Intelligensebben, gyorsabban: A produktív élet titkai az életben és az üzleti életben"
írta Charles Duhigg
Ebben a könyvben Charles Duhigg a termelékenység tudományát tárja fel, és azt, hogy miként 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.
