Cercetătorii au descoperit mecanismele cheie ale creierului pentru organizarea amintirilor în timp.
Noul studiu detaliază descoperirea mecanismelor fundamentale prin care regiunea hipocampului a creierului organizează amintirile în secvențe și modul în care aceasta poate fi folosită pentru a planifica comportamentul viitor.
Descoperirea poate fi un pas critic timpuriu spre înțelegerea eșecurilor de memorie în tulburările cognitive, cum ar fi boala Alzheimer și alte forme de demență.
Combinând tehnicile de înregistrare electrofiziologică la rozătoare cu o analiză statistică de învățare automată a uriașe de date, cercetătorii au descoperit dovezi care sugerează că hipocampului rețeaua codifică și păstrează progresele experiențelor pentru a ajuta la luarea deciziilor.
„Creierul nostru ține o evidență destul de bună a când au loc experiențe sau evenimente specifice. Această abilitate ne ajută să funcționam în viața de zi cu zi, dar înainte de acest studiu, nu aveam o idee clară despre mecanismele neuronale din spatele acestor procese”, spune autorul corespondent Norbert Fortin, profesor asociat de neurobiologie și comportament la Universitatea din California, Irvine.
„Unde se conectează cu toată lumea este faptul că acest tip de memorie este puternic afectat într-o varietate de tulburări neurologice sau pur și simplu odată cu îmbătrânirea, așa că trebuie cu adevărat să știm cum funcționează această funcție a creierului.”
Proiectul, care a durat mai mult de trei ani pentru finalizare, a implicat faze experimentale și de analiză a datelor. Cercetătorii au monitorizat declanșarea neuronilor din creierul șobolanilor în timp ce aceștia au fost supuși unei serii de teste de identificare a mirosurilor. Prezentând cinci diferite miroase în diferite secvențe, oamenii de știință au reușit să măsoare memoria animalelor cu privire la secvența corectă și să detecteze modul în care creierul lor a capturat aceste relații secvențiale.
„Analogia la care m-aș gândi este computerul”, spune Fortin. „Dacă ar fi să-ți înfig electrozi în creier — nu putem; de aceea folosim șobolani — am putut vedea care celule se declanșează și care nu se declanșează la un moment dat. Acest lucru ne oferă o perspectivă asupra modului în care creierul reprezintă și calculează informațiile. Când înregistrăm tipare de activitate într-o structură, este ca și cum vedem zerouri și unu pe un computer.”
Obținute în intervale de milisecunde pe parcursul mai multor minute, măsurătorile activității neuronale și inactivitate prezintă o imagine dinamică a funcționării creierului. Fortin spune că el și colegii săi au fost, într-un anumit fel, capabili să „citească mințile” subiecților lor, vizualizând „codificarea” celulelor – care erau declanșate și care nu – în succesiune rapidă.
Mișcare rapidă
„Când te gândești la ceva, se mișcă repede”, spune el. „Nu ești blocat mult timp în acea amintire. În acest moment, este reprezentat, dar putem vedea cum se schimbă foarte repede.”
Fortin a știut de la început că citirile activității hipocampului ar avea ca rezultat cantități enorme de date brute. Încă de la începutul proiectului, el a solicitat participarea statisticienilor la Școala Donald Bren de Științe Informaționale și Calculatoare.
„Întrebările de neuroștiință pe care le aveam la acea vreme în laboratorul meu erau mult prea avansate pentru cunoștințele statistice pe care le aveam. De aceea, trebuia să implicăm parteneri cu experiență în știința datelor”, spune Fortin.
„Aceste studii de neuroștiință emergente se bazează pe metode de știință a datelor din cauza complexității datelor lor”, spune coautorul principal Babak Shahbaba, profesor de statistică. „Activitățile creierului sunt înregistrate la scară de milisecunde, iar aceste experimente durează mai mult de o oră, așa că vă puteți imagina cât de repede crește cantitatea de date. Se ajunge într-un punct în care oamenii de știință au nevoie de tehnici mai avansate pentru a realiza ceea ce și-au imaginat, dar nu au fost capabili să pună în aplicare.”
El observă că atunci când neuronii codifică informații, cum ar fi amintirile, oamenii de știință pot obține o privire asupra acestui proces examinând modelul activității de creștere a tuturor neuronilor înregistrați, cunoscuți colectiv ca un ansamblu.
„Am descoperit că am putea trata aceste modele neuronale ca imagini, iar acest lucru ne-a deblocat capacitatea de a aplica metode profunde de învățare automată”, spune Shahbaba. „Am analizat datele cu o rețea neuronală convoluțională, care este o metodologie folosită frecvent în aplicațiile de procesare a imaginilor, cum ar fi recunoașterea facială.”
În acest fel, cercetătorii au reușit să decodeze declanșarea neuronilor pentru a prelua informații.
„Știm cum arată semnătura pentru mirosul B, la fel cum le știm pe cele pentru A, C și D”, spune Fortin. „Din acest motiv, puteți vedea când acele semnături reapar într-un alt moment în timp, cum ar fi atunci când subiecții noștri anticipează ceva ce nu se întâmplă încă. Vedem că aceste semnături sunt reluate rapid în timp ce se gândesc la viitor.”
Shahbaba spune că instrumentele și metodologiile dezvoltate în timpul acestui proiect pot fi aplicate la o gamă largă de probleme, iar Fortin își poate extinde linia de anchetă în alte regiuni ale creierului.
Despre Autori
Lucrarea apare în Natura Comunicaţii.
Finanțarea a venit de la National Institutes of Health, National Science Foundation și Whitehall Foundation.
Sursa: UC Irvine
Cărți despre îmbunătățirea performanței din lista celor mai bine vândute de la Amazon
„Vârful: Secretele din noua știință a expertizei”
de Anders Ericsson și Robert Pool
În această carte, autorii se bazează pe cercetările lor în domeniul expertizei pentru a oferi perspective asupra modului în care oricine își poate îmbunătăți performanța în orice domeniu al vieții. Cartea oferă strategii practice pentru dezvoltarea abilităților și obținerea stăpânirii, cu accent pe practica deliberată și feedback.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Obișnuințe atomice: o modalitate ușoară și dovedită de a construi obiceiuri bune și de a le distruge pe cele rele”
de James Clear
Această carte oferă strategii practice de construire a obiceiurilor bune și de rupere a celor proaste, cu accent pe micile schimbări care pot duce la rezultate mari. Cartea se bazează pe cercetări științifice și exemple din lumea reală pentru a oferi sfaturi utile oricui doresc să-și îmbunătățească obiceiurile și să obțină succes.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Mindset: noua psihologie a succesului”
de Carol S. Dweck
În această carte, Carol Dweck explorează conceptul de mentalitate și modul în care acesta ne poate afecta performanța și succesul în viață. Cartea oferă informații despre diferența dintre o mentalitate fixă și o mentalitate de creștere și oferă strategii practice pentru dezvoltarea unei mentalități de creștere și obținerea unui succes mai mare.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Puterea obiceiului: de ce facem ceea ce facem în viață și în afaceri”
de Charles Duhigg
În această carte, Charles Duhigg explorează știința din spatele formării obiceiurilor și modul în care aceasta poate fi folosită pentru a ne îmbunătăți performanța în toate domeniile vieții. Cartea oferă strategii practice de dezvoltare a obiceiurilor bune, de rupere a celor proaste și de a crea schimbări de durată.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Mai inteligent, mai repede, mai bine: secretele de a fi productiv în viață și în afaceri”
de Charles Duhigg
În această carte, Charles Duhigg explorează știința productivității și modul în care aceasta poate fi folosită pentru a ne îmbunătăți performanța în toate domeniile vieții. Cartea se bazează pe exemple și cercetări din lumea reală pentru a oferi sfaturi practice pentru a obține o productivitate și succes mai mari.
