MIT. Ուղեղը տարբեր առաջադրանքների համար վերաօգտագործում է նույն նեյրոնային շղթաները

MIT-ի նեյրոկենսաբանները հայտնաբերել են առաջին ապացույցներն այն մասին, որ ուղեղն օգտագործում է ճկուն, բազմաֆունկցիոնալ նեյրոնային մոդուլներ. դրանք նախաճակատային կեղևում գտնվող նեյրոնների խմբեր են, որոնք կարող են աշխատանքային հիշողության մեջ անցում կատարել զգայական տեղեկատվության պահպանման և գործողությունների ծրագրերի միջև՝ յուրաքանչյուր առաջադրանքի համար առանձին շղթաներից կախվածության մեջ լինելու փոխարեն:

Ճանաչողական կառուցատարրեր

Nature Neuroscience ամսագրում երկուշաբթի օրը հրապարակված այս բացահայտումները MIT-ի Փիքաուերի ուսուցման և հիշողության ինստիտուտից Մրիգանկա Սուրի և Փրինսթոնի նեյրոգիտության ինստիտուտից Թիմոթի Բուշմանի համագործակցության արդյունքն են: Առաջատար հեղինակ, MIT-ի հետդոկտորանտ Յումա Օսակոն նկարագրել է հիմնական բացահայտումը. «Ուղեղը յուրաքանչյուր տեսակի տեղեկատվության համար նեյրոնների առանձին խումբ չի հատկացնում: Փոխարենը, այն օգտագործում է նեյրոնների նույն խմբերը՝ տարբեր տեսակի տեղեկատվության վրա նույն հաշվարկները կատարելու համար»:news.mit+1

Հետազոտական խումբը մարզել է մկներին ուշացված նմուշի համապատասխանեցման առաջադրանքի միջոցով, որը պահանջում էր որոշել՝ արդյոք երկու հնչյուններն ունեն նույն բարձրությունը, և համապատասխանաբար արձագանքել: Առաջադրանքի ընթացքում գրանցելով հազարավոր նեյրոնների էլեկտրական իմպուլսները՝ հետազոտողները հայտնաբերել են առանձին նեյրոնային ենթատարածություններ (բազմաթիվ նեյրոնների ակտիվության համակարգված օրինաչափություններ), որոնք կապված են գրգռիչների մշակման և հիշողության պահպանման հետ:bioengineer

Գագաթային կեղևում նեյրոնները, ըստ ամենայնի, մասնագիտացված էին հնչյունների զգայական հիշողությունները պահելու մեջ: Սակայն նախաճակատային կեղևում նեյրոնների խումբը փոխում էր իր դերը՝ կախված առաջադրանքի փուլից. հնչյունների միջև ընկած դադարի ժամանակ դրանք պահպանում էին զգայական հիշողությունը, իսկ երկրորդ հնչյունից հետո՝ կենդանու գործողությունների ծրագիրը:sflorg+1

Մկներից մինչև մեքենաներ

Հետազոտողները հաստատել են իրենց բացահայտումները՝ օգտագործելով արհեստական ռեկուրենտ նեյրոնային ցանցեր, որոնք սահմանափակված էին մկների տվյալներով: Երբ նրանք սիմուլյացիայի են ենթարկել որոշակի նեյրոնային խմբերի «լռեցումը», մեկ խմբի խաթարումը խանգարել է կոնկրետ հաշվարկին՝ մյուսներն անփոփոխ թողնելով, ինչը համահունչ է մասնագիտացված, բայց բազմակի օգտագործման մոդուլների գաղափարին:bioengineer

Բուշմանը այս կառուցվածքը համեմատել է «ճանաչողական Լեգոների» հետ, որոնք կարող են ճկուն կերպով համակցվել՝ նոր վարքագիծ ձևավորելու համար: «Սա նշանակում է, որ ամեն անգամ, երբ ցանկանում եք նոր առաջադրանք սովորել, ստիպված չեք լինի ամբողջովին նոր շղթա կառուցել տեղեկատվությունը մտքում պահելու համար», նշել է նա:news.mit

Նշանակությունը ճանաչողության և ԱԲ-ի համար

Այս բացահայտումը հիմք է տալիս հասկանալու, թե ինչպես են կենդանիները սահմանափակ թվով նեյրոններով կատարում բարդ առաջադրանքներ փոփոխվող պայմաններում: Եթե ճանաչողական գործողությունները կառուցված են բազմակի օգտագործման մոդուլներից, ապա նոր առաջադրանք սովորելը կարող է ներառել մոդուլների միացման եղանակի փոփոխություն, այլ ոչ թե լիովին նոր շղթաների ստեղծում: Հետազոտողները հաջորդիվ ծրագրում են ուսումնասիրել, թե արդյոք առաջադրանքի տարբեր փուլերում այս մոդուլների ճնշումն ազդում է վարքագծի վրա, ինչը կարող է հաստատել դրանց պատճառահետևանքային դերը ճկուն ճանաչողության մեջ:news.mit+1

Աշխատանքը ֆինանսավորվել է Առողջապահության ազգային ինստիտուտների (NIH), Փիքաուերի ինստիտուտի նորարարական հիմնադրամի և մի քանի միջազգային կրթաթոշակների կողմից:sflorg