MIT: Heilinn endurnýtir sömu taugarásir í ólík verkefni

Taugavísindamenn við MIT hafa fundið fyrstu vísbendingarnar um að heilinn noti sveigjanlegar og fjölnota taugaeiningar, sem eru þyrpingar taugafrumna í ennisblaði sem geta skipt á milli þess að geyma skynupplýsingar og aðgerðaáætlanir í vinnsluminni, í stað þess að treysta á sérhæfðar rásir fyrir hvert verkefni.

Vitsmunalegir byggingarkubbar

Niðurstöðurnar, sem birtust á mánudag í Nature Neuroscience, eru afrakstur samstarfs Mriganka Sur við Picower-stofnun MIT um nám og minni og Timothy Buschman við Taugavísindastofnun Princeton. Aðalhöfundurinn Yuma Osako, nýdoktor við MIT, lýsti meginniðurstöðunni svo: „Heilinn tekur ekki frá sérstakan hóp taugafrumna fyrir hverja tegund upplýsinga. Þess í stað notar hann sömu hópa taugafrumna til að framkvæma sömu úrvinnslu á mismunandi tegundum upplýsinga.“news.mit+1

Rannsóknerteymið þjálfaði mýs í seinkuðu samsvörunarverkefni þar sem þær þurftu að ákvarða hvort tveir tónar væru af sömu tónhæð og bregðast við í samræmi við það. Með því að skrá rafmagnshvatir frá þúsundum taugafrumna meðan á verkefninu stóð greindu rannsakendurnir skýr taugasvið, sem eru samræmd virknimynstur margra taugafrumna, sem tengjast áreitisvinnslu og viðhaldi minnis.bioengineer

Í hvirfilblaðinu virtust taugafrumur sérhæfðar í að geyma skynminningar um tónana. En í ennisblaðinu skipti þyrping taugafrumna um hlutverk eftir því á hvaða stigi verkefnið var: á meðan beðið var milli tóna geymdu þær skynminni, og eftir seinni tóninn geymdu þær aðgerðaáætlun dýrsins.sflorg+1

Frá músum til véla

Rannsakendurnir staðfestu niðurstöður sínar með því að nota gervitauganet sem voru takmörkuð af gögnum úr músunum. Þegar þeir hermdu eftir því að slökkva á tilteknum taugaþyrpingum truflaði það eina ákveðna úrvinnslu en skildi aðrar eftir óskemmdar, sem samræmist sérhæfðum en endurnýtanlegum einingum.bioengineer

Buschman líkti þessu fyrirkomulagi við „vitsmunalegt Lego“ sem hægt er að sameina á sveigjanlegan hátt til að kalla fram nýja hegðun. „Þetta þýðir að þú þarft ekki að byggja alveg nýja rás til að halda upplýsingum í minni í hvert skipti sem þú vilt læra nýtt verkefni,“ sagði hann.news.mit

Þýðing fyrir vitsmuni og gervigreind

Uppgötvunin veitir ramma til að skilja hvernig dýr leysa flókin verkefni við breytilegar aðstæður með takmarkaðan fjölda taugafrumna. Ef vitsmunaferli eru byggð úr endurnýtanlegum einingum gæti það að læra nýtt verkefni falið í sér að breyta því hvernig einingarnar tengjast, frekar en að byggja alveg nýjar rásir. Rannsakendur áætla næst að athuga hvort það að hamla þessum einingum á mismunandi stigum verkefna hafi áhrif á hegðun, sem gæti staðfest orsakasamhengi þeirra í sveigjanlegri hugsun.news.mit+1

Verkið var styrkt af National Institutes of Health, nýsköpunarsjóði Picower-stofnunarinnar og nokkrum alþjóðlegum rannsóknarstyrkjum.sflorg