BU Forscher sagen, Besondere

BU Forscher sagen, Besondere

In einer Studie, veröffentlicht in Nature Communications, BU Forscher Jake Hinman, William Chapman und Michael Hasselmo, Direktor von BU ‚ s Center for Systems Neuroscience und einem College of Arts & Sciences professor für psychologische und Neurowissenschaften, bestätigt die Anwesenheit von spezialisierten Gehirnzellen, die vorsehen, dass Ratten, die mit persönlichen Karten Ihrer Umgebung. Sie glauben, dass das menschliche Gehirn wahrscheinlich haben diese Neuronen zu, obwohl weitere Forschung ist notwendig, um sicher sein.

Die Studie teilweise finanziert durch ein $7,5 Millionen multidisziplinäre Zuschuss aus dem Department of Defense, bietet wertvolle Einblicke in die Arbeitsweise des Gehirns-Navigations-system—Kenntnisse könnten genutzt werden, um erstellen intelligenter Autonomer Fahrzeuge, die finden Ihren Weg um Hindernisse herum, sowie lebenden Organismen.

Für Jahrzehnte haben Wissenschaftler gedacht, dass ein Bereich des Gehirns, der sogenannte hippocampus speichert Karten unserer Umgebung funktionieren, als ob es das Gehirn die Cab-Datei für die Karte, Abbildungen ähnlich denen, die pop-up, wenn wir uns auf die Suche nach einem Standort auf Google Maps. Aber einige Forscher stellten die Theorie auf, dass, um wirksam zu verwenden, diese Karten zu navigieren, unsere Umgebung, unsere Gehirne müssen zuerst konvertieren Sie Sie in das „street-view“ – version von Google Maps, mental stellen uns in eine first-person-Ansicht. In anderen Worten, müssen wir entwickeln eine Vorstellung davon, wo die map-Grenzen und Sehenswürdigkeiten befinden sich in Beziehung zu uns.

Nun, das BU-team die Ergebnisse liefern einige der ersten biologischen Beweis, der zeigt, dass eine interne street-view-map-Funktion vorhanden ist, zumindest bei Ratten—speziell in einem Bereich tief im Gehirn, die hilft bei der Kontrolle Verhalten, das striatum.

Mit Hilfe von Elektroden zu sehen, was passiert im inneren der Ratten, Gehirne, die Forscher brachten die Tiere in einem Raum mit strategisch Platzierten, zermahlen bits von Froot Loops. Als die Ratten, die sich auf Ihrer zuckerhaltige Schnitzeljagd, spezielle Gehirn-Zellen im striatum genannten egozentrisch boundary-Zellen—schien verrückt mit der Aktivität. Diese Grenze Zellen ausgelöst, die in unterschiedlicher Weise zu führen die Ratten durch Ihre Umwelt.

„[Es ist] viel, wie wenn ich dir Anweisungen geben, irgendwohin zu gehen, ich könnte Ihnen sagen,, ‚Oh, wenn Sie gehen die Straße entlang, einmal gibt es ein Starbucks auf der linken Seite, wirst du biegen Sie rechts'“, sagt Hinman, ersten Autor auf der Studie und ein ehemaliger Postdoktorand in Hasselmo lab. (Er läuft jetzt sein eigenes Labor als Mitglied der Fakultät an der University of Illinois Urbana-Champaign.)

Hinman, sagt der Grenze von Zellen in das striatum diente als jede Ratte ist ein street-view-anzeigen, feuerte präzise Weise zu sagen, „Du bist zu nah an diese Wand“, oder „Da ist eine Mauer auf der rechten Seite.“ Diese Informationen dürfen die Ratte sich zu orientieren, während die Suche nach dem Froot Loops.

„Diese [boundary-Zelle] Neuronen sind unser Erster Schritt darin, herauszufinden, wie Tiere mit diesen zwei strings von Informationen, sich gegenseitig zu beeinflussen“, sagt Chapman, ein Postdoc-Forscher in Hasselmo lab. „Basierend auf wo Sie denken, Sie sind in der Umwelt, die Sie vielleicht erwarten, dass eine Wand an einem bestimmten Ort. Wenn es nicht gibt, die Sie verwenden, zu aktualisieren, was Sie tun, in dem [moment] Zeit, aber Sie können auch aktualisieren Sie Ihre Darstellung, wo Sie sind.“

Also, warum ist das Verteidigungsministerium die Finanzierung einer Ratte, die die mission für gesüßte Frühstücks-Cerealien? Denn eines Tages werden diese Missionen könnte der Schlüssel zu unglaublichen technologischen Durchbrüche.

„Ziel ist es, den Roboter navigieren können effektiv in komplexen Umgebungen“, erklärt Hasselmo, der die Studie principal investigator und leitende Autor. „Es ist einfacher, Roboter arbeiten in Lagerhallen, leere Etagen; Es ist alles sehr vorhersehbar. Aber es ist viel schwieriger für einen Roboter zum fahren in unebenem Gelände. Ein Mensch konnte leicht zu Fuß über einen Pfad und Schritt über Geröll…aber ein Roboter würde feststellen, dass sehr viel schwieriger.“

Nehmen Sie zum Beispiel die Explosionen, die sich am japanischen Atomkraftwerk Fukushima Daichii im Jahr 2011. Hohe Konzentrationen von Radioaktivität verhindert menschliche Ingenieure nicht in der Lage, um sicher auf die Lage in person. Roboter geschickt wurden, zu helfen, statt, aber Sie waren oft stolperte durch die Trümmer und sonstige unvorhersehbare Hindernisse.

Hasselmo, sagt selbst navigieren Roboter wäre besser ausgestattet, um Manöver gefährliche Situationen wie Fukushima. „Eine [Anwendung für diese Forschung] wäre für Rettungs-Typ-Operationen oder Bergungskosten-Typ-Operationen“, sagt er.

Self-driving Autos auch treten ähnliche Probleme auf der Straße und auf Gelände—für beide Situationen das Gehirn die natürlichen Navigations-system bieten könnte Anhaltspunkte für high-tech-Lösungen.