Tutkijat ovat paljastaneet tärkeimmät aivomekanismit muistojen järjestämiseen ajassa.
Uudessa tutkimuksessa selvitetään perusmekanismeja, joilla aivojen hippokampuksen alue järjestää muistoja sekvensseihin ja kuinka tätä voidaan käyttää tulevan käyttäytymisen suunnitteluun.
Löytö voi olla kriittinen varhainen askel kognitiivisten häiriöiden, kuten Alzheimerin taudin ja muiden dementian muotojen, muistihäiriöiden ymmärtämisessä.
Yhdistämällä jyrsijöiden sähköfysiologiset tallennustekniikat valtavan tietomäärän tilastolliseen koneoppimisanalyysiin, tutkijat löysivät todisteita, jotka viittaavat siihen, että hippokampuksen verkosto koodaa ja säilyttää kokemusten etenemistä päätöksenteon avuksi.
"Aivomme pitävät melko hyvää kirjaa siitä, milloin tiettyjä kokemuksia tai tapahtumia tapahtuu. Tämä kyky auttaa meitä toimimaan jokapäiväisessä elämässämme, mutta ennen tätä tutkimusta meillä ei ollut selkeää käsitystä näiden prosessien takana olevista hermosolumekanismeista", sanoo vastaava kirjoittaja Norbert Fortin, Kalifornian yliopiston neurobiologian ja käyttäytymisen apulaisprofessori. Irvine.
"Jokaiseen liittyy se, että tämän tyyppinen muisti on voimakkaasti heikentynyt useiden neurologisten häiriöiden tai yksinkertaisesti ikääntymisen vuoksi, joten meidän on todella tiedettävä, kuinka tämä aivotoiminta toimii."
Yli kolme vuotta kestäneessä projektissa oli kokeellisia ja data-analyysivaiheita. Tutkijat seurasivat hermosolujen laukaisua rottien aivoissa, kun niille tehtiin sarja hajuntunnistustestejä. Esittelemällä viisi erilaista tuoksuu eri sekvensseissä tutkijat pystyivät mittaamaan eläinten muistia oikeasta sekvenssistä ja havaitsemaan, kuinka heidän aivonsa taltioivat nämä peräkkäiset suhteet.
"Analogia, jota ajattelisin, on tietojenkäsittely", Fortin sanoo. ”Jos laittaisin elektrodeja aivoihisi – emme voi; Siksi käytämme rottia – pystyin näkemään, mitkä solut ampuvat ja mitkä eivät kulloinkin. Tämä antaa meille jonkinlaisen käsityksen siitä, kuinka aivot edustavat ja laskevat tietoa. Kun tallennamme aktiivisuusmalleja rakenteeseen, on kuin näkisimme tietokoneessa nollia ja ykkösiä."
Millisekuntien välein useiden minuuttien aikana saadut hermosolujen aktiivisuus- ja inaktiivisuusmittaukset antavat dynaamisen kuvan aivojen toiminnasta. Fortin sanoo, että hän ja hänen kollegansa kykenivät jollain tavalla "lukemaan koettaviensa ajatuksia" tarkastelemalla solujen "koodausta" - mitkä niistä ampuivat ja mitkä eivät - nopeasti peräkkäin.
Liikkuu nopeasti
"Kun ajattelet jotain, se muuttuu nopeasti", hän sanoo. "Et ole jumissa tuossa muistossa kauaa. Tällä hetkellä se on edustettuna, mutta voimme nähdä, kuinka se muuttuu hyvin nopeasti.
Fortin tiesi varhain, että hippokampuksen aktiivisuuden lukemat johtaisivat valtaviin määriin raakadataa. Projektin alkuvaiheista lähtien hän värväsi tilastotieteilijöitä Donald Bren School of Information & Computer Sciences -kouluun.
"Neurologiakysymykset, joita meillä oli tuolloin laboratoriossani, olivat aivan liian edistyneitä siihen tilastotietoon nähden, joka meillä oli. Siksi meidän piti saada mukaan kumppaneita, joilla on datatieteen asiantuntemusta”, Fortin sanoo.
"Nämä nousevat neurotieteen tutkimukset tukeutuvat datatieteen menetelmiin niiden tietojen monimutkaisuuden vuoksi", sanoo vanhempi tutkija Babak Shahbaba, tilastotieteen professori. "Aivojen aktiviteetit tallennetaan millisekunnin mittakaavassa, ja nämä kokeet kestävät yli tunnin, joten voit kuvitella kuinka nopeasti datan määrä kasvaa. Se menee siihen pisteeseen, että neurotieteilijät tarvitsevat kehittyneempiä tekniikoita saavuttaakseen sen, mitä he olivat kuvitelleet, mutta eivät pystyneet toteuttamaan."
Hän huomauttaa, että kun hermosolut koodaavat tietoa, kuten muistoja, tutkijat voivat saada välähdyksen tästä prosessista tutkimalla kaikkien tallennettujen hermosolujen aktiivisuuskuvioita, jotka tunnetaan kollektiivisesti kokonaisuutena.
"Huomasimme, että voimme käsitellä näitä hermomalleja kuvina, ja tämä avasi kykymme soveltaa syvällisiä koneoppimismenetelmiä", Shahbaba sanoo. "Analysoimme dataa konvoluutiohermoverkolla, joka on menetelmä, jota käytetään usein kuvankäsittelysovelluksissa, kuten kasvojentunnistuksessa."
Tällä tavalla tutkijat pystyivät purkamaan hermosolujen laukaisun tiedon hakemiseksi.
"Tiedämme, miltä hajun B allekirjoitus näyttää, aivan kuten tiedämme A:n, C:n ja D:n allekirjoitukset", Fortin sanoo. "Sen vuoksi voit nähdä, milloin nuo allekirjoitukset ilmestyvät uudelleen eri ajanhetkellä, kuten silloin, kun kohteemme ennakoivat jotain, mitä ei vielä ole tapahtunut. Näemme, että nämä allekirjoitukset toistetaan nopeasti, kun he ajattelevat tulevaisuutta."
Shahbaba sanoo, että tämän projektin aikana kehitettyjä työkaluja ja menetelmiä voidaan soveltaa monenlaisiin ongelmiin, ja Fortin voi laajentaa tutkimuslinjaansa muille aivoalueille.
Tietoja Tekijät
Teos ilmestyy Luonto Viestintä.
Rahoitusta tuli National Institutes of Health, National Science Foundation ja Whitehall Foundation.
Lähde: UC Irvine
Kirjat suorituskyvyn parantamisesta Amazonin bestseller-luettelosta
"Piikki: uuden asiantuntemuksen salaisuuksia"
Anders Ericsson ja Robert Pool
Tässä kirjassa kirjoittajat hyödyntävät asiantuntemuksensa alan tutkimuksiaan tarjotakseen näkemyksiä siitä, kuinka kuka tahansa voi parantaa suorituskykyään millä tahansa elämänalueella. Kirja tarjoaa käytännöllisiä strategioita taitojen kehittämiseen ja mestaruuden saavuttamiseen keskittyen tietoiseen harjoitteluun ja palautteeseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Atomic Habits: Helppo ja todistettu tapa rakentaa hyviä tapoja ja murtaa huonoja"
Kirjailija: James Clear
Tämä kirja tarjoaa käytännön strategioita hyvien tapojen rakentamiseen ja huonojen tapojen purkamiseen keskittyen pieniin muutoksiin, jotka voivat johtaa suuriin tuloksiin. Kirja perustuu tieteelliseen tutkimukseen ja todellisiin esimerkkeihin tarjotakseen käytännön neuvoja kaikille, jotka haluavat parantaa tapojaan ja saavuttaa menestystä.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Ajattelutapa: Menestyksen uusi psykologia"
kirjoittanut Carol S. Dweck
Tässä kirjassa Carol Dweck tutkii ajattelutavan käsitettä ja sitä, miten se voi vaikuttaa suorituskykyämme ja menestystä elämässämme. Kirja tarjoaa näkemyksiä kiinteän ajattelutavan ja kasvun ajattelutavan eroista sekä käytännön strategioita kasvun ajattelutavan kehittämiseen ja suuremman menestyksen saavuttamiseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Tottumuksen voima: miksi teemme mitä teemme elämässä ja liiketoiminnassa"
kirjoittanut Charles Duhigg
Tässä kirjassa Charles Duhigg tutkii tottumusten muodostumisen takana olevaa tiedettä ja sitä, kuinka sitä voidaan käyttää parantamaan suorituskykyämme kaikilla elämänalueilla. Kirja tarjoaa käytännön strategioita hyvien tapojen kehittämiseen, huonojen tapojen rikkomiseen ja kestävän muutoksen luomiseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Älykkäämpi nopeammin, parempi: tuottavuuden salaisuudet elämässä ja liiketoiminnassa"
kirjoittanut Charles Duhigg
Tässä kirjassa Charles Duhigg tutkii tuottavuuden tiedettä ja sitä, kuinka sitä voidaan käyttää parantamaan suorituskykyämme kaikilla elämänalueilla. Kirja perustuu tosielämän esimerkkeihin ja tutkimukseen tarjotakseen käytännön neuvoja suuremman tuottavuuden ja menestyksen saavuttamiseksi.
