Naukowcy odkryli w mózgu kluczowe mechanizmy organizowania wspomnień w czasie.
Nowe badanie szczegółowo opisuje odkrycie podstawowych mechanizmów, za pomocą których region hipokampu w mózgu organizuje wspomnienia w sekwencje i jak można to wykorzystać do planowania przyszłych zachowań.
Odkrycie może być krytycznym wczesnym krokiem w kierunku zrozumienia zaburzeń pamięci w zaburzeniach poznawczych, takich jak choroba Alzheimera i inne formy demencji.
Łącząc techniki zapisu elektrofizjologicznego u gryzoni ze statystyczną analizą uczenia maszynowego ogromnych zasobów danych, naukowcy odkryli dowody sugerujące, że hipokamp sieć koduje i zachowuje postępy doświadczeń, aby pomóc w podejmowaniu decyzji.
„Nasz mózg dość dobrze rejestruje, kiedy pojawiają się określone doświadczenia lub zdarzenia. Ta zdolność pomaga nam funkcjonować w codziennym życiu, ale przed tym badaniem nie mieliśmy jasnego pojęcia o mechanizmach neuronalnych stojących za tymi procesami” – mówi korespondent Norbert Fortin, profesor neurobiologii i zachowania na Uniwersytecie Kalifornijskim. Irvine.
„To, co łączy się ze wszystkimi, polega na tym, że ten rodzaj pamięci jest silnie osłabiony w różnych zaburzeniach neurologicznych lub po prostu z wiekiem, więc naprawdę musimy wiedzieć, jak działa ta funkcja mózgu”.
Projekt, którego ukończenie zajęło ponad trzy lata, obejmował fazy eksperymentalne i analizę danych. Naukowcy monitorowali aktywację neuronów w mózgach szczurów, które przeszły serię testów identyfikacji zapachów. Prezentując pięć różnych pachnie w różnych sekwencjach naukowcy byli w stanie zmierzyć pamięć zwierząt o prawidłowej sekwencji i wykryć, w jaki sposób ich mózgi uchwyciły te sekwencyjne zależności.
„Analogia, o której bym pomyślał, to obliczenia” — mówi Fortin. „Gdybym miał umieścić elektrody w twoim mózgu — nie możemy; dlatego używamy szczurów — mogłem zobaczyć, które komórki w danym momencie działają, a które nie. To daje nam pewien wgląd w to, jak mózg reprezentuje i przetwarza informacje. Kiedy rejestrujemy wzorce aktywności w strukturze, to tak, jakbyśmy widzieli zera i jedynki w komputerze”.
Uzyskiwane w odstępach milisekundowych przez kilka minut pomiary aktywności i braku aktywności neuronalnej przedstawiają dynamiczny obraz funkcjonowania mózgu. Fortin mówi, że on i jego koledzy byli pod pewnymi względami w stanie „czytać w myślach” swoich poddanych, obserwując „kodowanie” komórek – które z nich strzelały, a które nie – w krótkich odstępach czasu.
Poruszać się szybko
„Kiedy myślisz o czymś, to porusza się szybko”, mówi. – Nie utknąłeś w tym wspomnieniu na długo. W tej chwili jest reprezentowany, ale widzimy, jak to się bardzo szybko zmienia”.
Fortin wcześnie wiedział, że odczyty aktywności hipokampa dadzą ogromne ilości surowych danych. Od początkowych etapów projektu angażował się w udział statystyków w Szkole Informatyki i Informatyki im. Donalda Brena.
„Pytania z dziedziny neuronauki, które mieliśmy wtedy w moim laboratorium, były zbyt zaawansowane, jak na naszą wiedzę statystyczną. Dlatego musieliśmy zaangażować partnerów z doświadczeniem w zakresie nauki o danych” — mówi Fortin.
„Te powstające badania neurologiczne opierają się na metodach analizy danych ze względu na złożoność ich danych”, mówi starszy współautor Babak Shahbaba, profesor statystyki. „Aktywność mózgu jest rejestrowana w skali milisekundowej, a eksperymenty trwają dłużej niż godzinę, więc możesz sobie wyobrazić, jak szybko rośnie ilość danych. Dochodzi do tego, że neuronaukowcy potrzebują bardziej zaawansowanych technik, aby osiągnąć to, co sobie wyobrazili, ale nie byli w stanie wdrożyć”.
Zauważa, że kiedy neurony kodują informacje, takie jak wspomnienia, naukowcy mogą rzucić okiem na ten proces, badając wzór impulsowej aktywności we wszystkich zarejestrowanych neuronach, znanych łącznie jako zespół.
„Odkryliśmy, że możemy traktować te wzorce neuronowe jako obrazy, a to odblokowało naszą zdolność do stosowania metod głębokiego uczenia maszynowego” — mówi Shahbaba. „Przeanalizowaliśmy dane za pomocą splotowej sieci neuronowej, która jest metodologią stosowaną często w aplikacjach do przetwarzania obrazu, takich jak rozpoznawanie twarzy”.
W ten sposób naukowcy byli w stanie rozszyfrować aktywację neuronów w celu odzyskania informacji.
„Wiemy, jak wygląda sygnatura zapachu B, tak jak znamy sygnatury dla A, C i D” – mówi Fortin. „Z tego powodu możesz zobaczyć, kiedy te podpisy pojawiają się ponownie w innym momencie, na przykład gdy nasi badani przewidują coś, co jeszcze się nie wydarzyło. Widzimy, jak te podpisy są szybko odtwarzane, gdy myślą o przyszłości”.
Shahbaba mówi, że narzędzia i metodologie opracowane w ramach tego projektu można zastosować do szerokiego zakresu problemów, a Fortin może rozszerzyć swoją linię badań na inne obszary mózgu.
O autorach
Praca pojawia się w Nature Communications.
Fundusze pochodziły z National Institutes of Health, National Science Foundation i Whitehall Foundation.
Źródło: UC Irvine
Książki o poprawie wydajności z listy bestsellerów Amazon
„Szczyt: Sekrety nowej nauki wiedzy specjalistycznej”
autorstwa Andersa Ericssona i Roberta Poola
W tej książce autorzy opierają się na swoich badaniach w dziedzinie wiedzy specjalistycznej, aby zapewnić wgląd w to, jak każdy może poprawić swoje wyniki w dowolnej dziedzinie życia. Książka oferuje praktyczne strategie rozwijania umiejętności i osiągania mistrzostwa, z naciskiem na przemyślaną praktykę i informacje zwrotne.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Atomowe nawyki: łatwy i sprawdzony sposób na budowanie dobrych nawyków i przełamywanie złych”
autorstwa Jamesa Cleara
Ta książka oferuje praktyczne strategie budowania dobrych nawyków i łamania złych, z naciskiem na małe zmiany, które mogą prowadzić do wielkich rezultatów. Książka opiera się na badaniach naukowych i rzeczywistych przykładach, aby zapewnić praktyczne rady dla każdego, kto chce poprawić swoje nawyki i osiągnąć sukces.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Nastawienie: nowa psychologia sukcesu”
przez Carol S. Dweck
W tej książce Carol Dweck bada koncepcję nastawienia i tego, jak może ono wpłynąć na nasze wyniki i powodzenie w życiu. Książka oferuje wgląd w różnicę między nastawieniem na trwałość a nastawieniem na rozwój oraz przedstawia praktyczne strategie rozwijania nastawienia na rozwój i osiągania większych sukcesów.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Siła nawyku: dlaczego robimy to, co robimy w życiu i biznesie”
przez Charlesa Duhigg
W tej książce Charles Duhigg bada naukę stojącą za kształtowaniem nawyków i sposób, w jaki można ją wykorzystać do poprawy naszych wyników we wszystkich dziedzinach życia. Książka oferuje praktyczne strategie rozwijania dobrych nawyków, łamania złych i wprowadzania trwałych zmian.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Mądrzejszy, szybszy, lepszy: Sekrety produktywności w życiu i biznesie”
przez Charlesa Duhigg
W tej książce Charles Duhigg bada naukę o produktywności i o tym, jak można ją wykorzystać do poprawy naszych wyników we wszystkich dziedzinach życia. Książka opiera się na rzeczywistych przykładach i badaniach, aby zapewnić praktyczne porady dotyczące osiągania większej produktywności i sukcesu.
