Navorsers het die sleutel breinmeganismes ontbloot om herinneringe betyds te organiseer.
Die nuwe studie beskryf die ontdekking van die fundamentele meganismes waardeur die hippokampus-gebied van die brein herinneringe in volgordes organiseer en hoe dit gebruik kan word om toekomstige gedrag te beplan.
Die bevinding kan 'n kritieke vroeë stap in die rigting van die begrip van geheue mislukkings in kognitiewe versteurings soos Alzheimer se siekte en ander vorme van demensie wees.
Deur elektrofisiologiese opnametegnieke in knaagdiere te kombineer met 'n statistiese masjienleeranalise van groot versamelings data, het die navorsers bewyse ontbloot wat daarop dui dat die hippocampus netwerk kodeer en bewaar progressie van ervarings om te help met besluitneming.
“Ons brein hou redelik goeie rekord van wanneer spesifieke ervarings of gebeure plaasvind. Hierdie vermoë help ons om in ons daaglikse lewe te funksioneer, maar voor hierdie studie het ons nie 'n duidelike idee gehad van die neuronale meganismes agter hierdie prosesse nie,” sê die ooreenstemmende skrywer Norbert Fortin, medeprofessor in neurobiologie en gedrag aan die Universiteit van Kalifornië, Irvine.
"Waar dit met almal verbind, is dat hierdie tipe geheue sterk aangetas word in 'n verskeidenheid neurologiese afwykings of bloot met veroudering, so ons moet regtig weet hoe hierdie breinfunksie werk."
Die projek, wat meer as drie jaar geneem het om te voltooi, het eksperimentele en data-ontledingsfases behels. Die navorsers het die afvuur van neurone in rotte se brein gemonitor terwyl hulle 'n reeks reuk-identifikasietoetse ondergaan het. Deur vyf verskillende aan te bied ruik in verskeie volgordes kon die wetenskaplikes die diere se geheue van die korrekte volgorde meet en opspoor hoe hul brein hierdie opeenvolgende verwantskappe vasgelê het.
"Die analogie waaraan ek sou dink, is rekenaar," sê Fortin. “As ek elektrodes in jou brein sou steek—ons kan nie; daarom gebruik ons rotte—ek kon op enige gegewe oomblik sien watter selle vuur en watter nie. Dit gee ons 'n bietjie insig in hoe die brein inligting verteenwoordig en bereken. Wanneer ons aktiwiteitspatrone in ’n struktuur aanteken, is dit asof ons nulle en ene in ’n rekenaar sien.”
Verkry in millisekondes intervalle oor 'n paar minute, neuronale aktiwiteit en onaktiwiteit metings bied 'n dinamiese beeld van die brein se funksionering. Fortin sê dat hy en sy kollegas op sommige maniere in staat was om die gedagtes van hul onderdane te "lees" deur die "kodering" van die selle - watter een was besig om te skiet en wat nie - in vinnige opeenvolging te sien.
Vinnig beweeg
"Wanneer jy aan iets dink, beweeg dit vinnig," sê hy. “Jy is nie lank in daardie geheue vas nie. Op die oomblik word dit verteenwoordig, maar ons kan sien hoe dit baie vinnig verander.”
Fortin het vroeg geweet dat die lesings van hippocampus-aktiwiteit enorme hoeveelhede rou data tot gevolg sou hê. Van die beginfases van die projek het hy die deelname van statistici aan die Donald Bren Skool vir Inligting en Rekenaarwetenskappe aangevra.
“Die neurowetenskapvrae wat ons destyds in my laboratorium gehad het, was heeltemal te gevorderd vir die statistiese kennis wat ons gehad het. Dit is hoekom ons vennote met datawetenskapkundigheid moes betrek,” sê Fortin.
"Hierdie opkomende neurowetenskapstudies maak staat op datawetenskapmetodes vanweë die kompleksiteit van hul data," sê senior medeskrywer Babak Shahbaba, professor in statistiek. "Breinaktiwiteite word op millisekonde skaal aangeteken, en hierdie eksperimente duur vir meer as 'n uur, so jy kan jou voorstel hoe vinnig die hoeveelheid data groei. Dit kom tot 'n punt dat neurowetenskaplikes meer gevorderde tegnieke benodig om te bereik wat hulle voorgestel het, maar nie in staat was om te implementeer nie."
Hy merk op dat wanneer neurone inligting soos herinneringe kodeer, wetenskaplikes 'n blik op daardie proses kan kry deur die patroon van spikaktiwiteit oor alle aangetekende neurone te ondersoek, wat gesamentlik as 'n ensemble bekend staan.
"Ons het gevind dat ons hierdie neurale patrone as beelde kan behandel, en dit het ons vermoë ontsluit om diep masjienleermetodes toe te pas," sê Shahbaba. "Ons het die data ontleed met 'n konvolusionele neurale netwerk, wat 'n metodologie is wat gereeld in beeldverwerkingstoepassings soos gesigsherkenning gebruik word."
Op hierdie manier kon die navorsers die afvuur van neurone dekodeer om inligting te herwin.
"Ons weet hoe die handtekening vir reuk B lyk, net soos ons dié vir A, C en D ken," sê Fortin. “Daarom kan jy sien wanneer daardie handtekeninge weer op ’n ander oomblik in tyd verskyn, soos wanneer ons onderdane iets verwag wat nog moet gebeur. Ons sien hoe hierdie handtekeninge vinnig oorgespeel word terwyl hulle aan die toekoms dink.”
Shahbaba sê dat die gereedskap en metodologieë wat tydens hierdie projek ontwikkel is op 'n wye reeks probleme toegepas kan word, en Fortin kan sy ondersoeklyn na ander breinstreke uitbrei.
Oor die outeurs
Die werk verskyn in Nature Kommunikasie.
Befondsing het gekom van die National Institutes of Health, die National Science Foundation en die Whitehall Foundation.
Bron: UC Irvine
Boeke oor die verbetering van prestasie vanaf Amazon se lys met topverkopers
"Piek: geheime van die nuwe wetenskap van kundigheid"
deur Anders Ericsson en Robert Pool
In hierdie boek maak die skrywers gebruik van hul navorsing op die gebied van kundigheid om insigte te gee oor hoe enigiemand hul prestasie op enige terrein van die lewe kan verbeter. Die boek bied praktiese strategieë vir die ontwikkeling van vaardighede en die bereiking van bemeestering, met die fokus op doelbewuste oefening en terugvoer.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Atoomgewoontes: 'n Maklike en bewese manier om goeie gewoontes te bou en slegte gewoontes te breek"
deur James Clear
Hierdie boek bied praktiese strategieë om goeie gewoontes te bou en slegte gewoontes te breek, met die fokus op klein veranderinge wat tot groot resultate kan lei. Die boek maak gebruik van wetenskaplike navorsing en werklike voorbeelde om bruikbare advies te gee vir almal wat hul gewoontes wil verbeter en sukses wil behaal.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Gedagte: Die nuwe sielkunde van sukses"
deur Carol S. Dweck
In hierdie boek ondersoek Carol Dweck die konsep van ingesteldheid en hoe dit ons prestasie en sukses in die lewe kan beïnvloed. Die boek bied insigte in die verskil tussen 'n vaste ingesteldheid en 'n groei-ingesteldheid, en verskaf praktiese strategieë om 'n groei-ingesteldheid te ontwikkel en groter sukses te behaal.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Die krag van gewoonte: hoekom ons doen wat ons doen in die lewe en besigheid"
deur Charles Duhigg
In hierdie boek ondersoek Charles Duhigg die wetenskap agter gewoontevorming en hoe dit gebruik kan word om ons prestasie op alle terreine van die lewe te verbeter. Die boek bied praktiese strategieë om goeie gewoontes te ontwikkel, slegte gewoontes te breek en blywende verandering te skep.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Slimmer Vinniger Beter: Die geheime van produktief wees in die lewe en besigheid"
deur Charles Duhigg
In hierdie boek ondersoek Charles Duhigg die wetenskap van produktiwiteit en hoe dit gebruik kan word om ons prestasie op alle terreine van die lewe te verbeter. Die boek steun op werklike voorbeelde en navorsing om praktiese raad te verskaf vir die bereiking van groter produktiwiteit en sukses.
