Studie zeigt, wie unser Gehirn aktiv bleiben, während vertraute, sich wiederholende Aufgaben

Studie zeigt, wie unser Gehirn aktiv bleiben, während vertraute, sich wiederholende Aufgaben

Neue Forschung auf früheren Ergebnissen in Mäusen, zeigt, dass unser Gehirn nicht zur Ruhe, auch wenn wir nicht lernen, etwas über die Welt um uns herum.

Unsere Gehirne sind oft mit Computern, mit den erlernten Fähigkeiten und Erinnerungen gespeichert in den aktivitätsmustern von Milliarden von Nervenzellen. Aber neue Forschung zeigt, dass Erinnerungen an bestimmte Ereignisse und Erfahrungen kann nie niederlassen. Stattdessen werden die Aktivitätsmuster, die Informationen speichern können ständig ändern, auch wenn wir nicht lernen, nichts neues.

Warum wird dies nicht dazu führen, das Gehirn, zu vergessen, was es gelernt hat? Die Studie, von der University of Cambridge, Harvard Medical School und der Stanford University, zeigt, wie das Gehirn zuverlässig auf gespeicherte Informationen-trotz drastischer Veränderungen im Gehirn Signale, die es vertritt.

Die Forschung, geführt von Dr. Timothy O ‚ Leary von Cambridge, Department of Engineering, zeigt, dass die verschiedenen Teile des Gehirns können müssen umlernen und verfolgen von Informationen in anderen teilen des Gehirns, wie es sich bewegt. Ihre Studie, veröffentlicht in der open access Zeitschrift eLife, bietet einige der ersten Anzeichen dafür, dass ständige änderungen in der neuronalen Aktivität sind kompatibel mit langfristigen Erinnerungen an die erlernten Fertigkeiten.

Die Forscher kamen zu diesem Schluss durch die Modellierung und Analyse von Daten aus einem experiment, bei dem Mäuse wurden ausgebildet, um zu assoziieren, einen visuellen Hinweis auf den start der 4,5 Meter lange und virtual-reality-Labyrinth mit drehen nach Links oder rechts an einer T-Kreuzung, bevor die Navigation zu einer Belohnung. Die Ergebnisse der 2017 Studie zeigte, dass einzelne Nervenzellen im Gehirn kontinuierlich verändert die Informationen, die Sie kodiert, zu dieser Aufgabe gelernt, auch wenn das Verhalten der Mäuse blieb stabil über die Zeit.

Die experimentellen Daten Bestand aus den aktivitätsmustern von Hunderten von Nervenzellen aufgezeichnet, gleichzeitig in einem Teil des Gehirns, steuert und plant die Bewegung, aufgenommen in einer Auflösung, die noch nicht beim Menschen möglich.

„Suche nach kohärenten mustern in dieser großen Versammlung von Zellen ist eine Herausforderung, sehr viel wie der Versuch, um zu bestimmen, das Verhalten von einem Schwarm von Insekten, durch die Beobachtung eine zufällige Stichprobe von Personen“, sagte O ‚ Leary. „Doch, in gewisser Hinsicht das Gehirn selbst zu lösen muss eine ähnliche Aufgabe, da andere Hirnareale müssen extrahieren und verarbeiten von Informationen aus dieser gleichen Bevölkerung.“

Nervenzellen verbinden, um Hunderte oder sogar Tausende von Ihren Nachbarn und extrahieren von Informationen durch die Gewichtung und Bündelung es. Dies hat eine direkte Analogie mit den Methoden, die von Meinungsforscher im Vorfeld der Wahlen: Umfrage-Ergebnisse aus unterschiedlichen Quellen werden gesammelt und gewichtet nach Ihrer Konsistenz. Auf diese Weise wird eine stabile Muster entstehen kann, auch wenn die einzelnen Messungen sehr stark variieren.

Die Cambridge-Gruppe verwendet dieses Prinzip zu konstruieren, die eine Entschlüsselung Algorithmus, extrahiert konsistente, verborgene Muster in der komplexen Aktivität von Hunderten von Zellen. Sie fanden zwei Dinge. Erstens, dass es tatsächlich eine konsistente verborgene Muster, das könnte genau Vorhersagen, das Tier-Verhalten. Zweite, dieses konsistente Muster, das sich allmählich im Laufe der Zeit ändert, aber nicht so drastisch, dass die Decodierung Algorithmus nicht mithalten konnte. Dies deutet darauf hin, dass das Gehirn ständig ändert der interne code, das relais von Informationen zwischen verschiedenen internen schaltungen.

Science-fiction-erforscht die Möglichkeit der übertragung unserer Erinnerungen und Erfahrungen in hardware-Geräte direkt aus unserem Gehirn. Wenn zukünftige Technologie schließlich ermöglicht uns die upload-und download-unsere Gedanken und Erinnerungen, so können wir feststellen, dass unser Gehirn nicht interpretieren kann, kann seine eigenen Bewegungsmuster, wenn Sie wiedergegeben wurden, viele Jahre später. Das Konzept einer apple—seine Farbe, Aroma, Geschmack und die Erinnerungen damit verbunden—können, konstant bleiben, aber die Muster der Aktivität, die es erweckt im Gehirn kann sich komplett verändern, im Laufe der Zeit.

Solche conundra wird wahrscheinlich zu spekulativ für die unmittelbare Zukunft, aber auch experimentelle Technologie, erreicht eine eingeschränkte version von solchen Gedankenlesen ist bereits Realität, wie die Studie zeigt. Gehirn-Maschine-Schnittstellen sind eine schnell wachsende Technologie und die menschliche neuronale Schnittstellen, die die Kontrolle über Prothetik und externe hardware wurden in den klinischen Einsatz seit über einem Jahrzehnt. Die Arbeit, die von der Cambridge-Gruppe highlights eine große offene Herausforderung in der Gewinnung zuverlässiger Informationen aus dem Gehirn.

„Auch wenn wir jetzt überwachen der Aktivität des Gehirns und beziehen es direkt von Erinnerungen und Erfahrungen, die Aktivität Muster, die sich ständig ändern, über einen Zeitraum von mehreren Tagen“, sagte O ‚ Leary, der ist Dozent für Information Engineering und Medical Neuroscience. „Unsere Studie zeigt, dass es trotz dieser ändern, können wir bauen und pflegen eine relativ stabile ‚Wörterbuch‘ zu Lesen, was ein Tier denkt, wie es navigiert sich mit der Umgebung vertraut machen.