MIT-ის აღმოჩენა: ტვინი სხვადასხვა დავალებისთვის ერთსა და იმავე ნეირონულ წრედებს იყენებს

MIT-ის ნეირობიოლოგებმა აღმოაჩინეს პირველი მტკიცებულება იმისა, რომ ტვინი იყენებს მოქნილ, მრავალფუნქციურ ნეირონულ მოდულებს: პრეფრონტალურ ქერქში არსებულ ნეირონთა ჯგუფებს, რომლებსაც მუშა მეხსიერებაში სენსორული ინფორმაციისა და მოქმედების გეგმების შენახვას შორის გადართვა შეუძლიათ, ნაცვლად იმისა, რომ თითოეული დავალებისთვის სპეციალიზებულ წრედებს ეყრდნობოდნენ.

კოგნიტური სამშენებლო ბლოკები

ორშაბათს ჟურნალში Nature Neuroscience გამოქვეყნებული მიგნებები MIT-ის პიკოუერის სწავლისა და მეხსიერების ინსტიტუტის მკვლევრის, მრიგანკა სურისა და პრინსტონის ნეირომეცნიერების ინსტიტუტის მკვლევრის, ტიმოთი ბუშმანის თანამშრომლობის შედეგია. კვლევის წამყვანმა ავტორმა, MIT-ის პოსტდოქტორანტმა იუმა ოსაკომ, მთავარი მიგნება ასე აღწერა: „ტვინი არ გამოყოფს ნეირონების ცალკეულ ჯგუფს თითოეული ტიპის ინფორმაციისთვის. ამის ნაცვლად, ის იყენებს ნეირონების ერთსა და იმავე პოპულაციას სხვადასხვა სახის ინფორმაციაზე ერთი და იმავე გამოთვლების შესასრულებლად“.news.mit+1

ჯგუფმა თაგვები გაწვრთნა დაგვიანებული ნიმუშის შესაბამისობის დავალებაზე, რომელიც მათგან მოითხოვდა განესაზღვრათ, იყო თუ არა ორი ბგერა ერთი და იმავე სიმაღლის, და შემდეგ შესაბამისი რეაგირება მოეხდინათ. დავალების შესრულებისას ათასობით ნეირონიდან ელექტრული იმპულსების ჩაწერით, მკვლევრებმა გამოავლინეს მკაფიო ნეირონული ქვესივრცეები: მრავალ ნეირონს შორის აქტივობის კოორდინირებული შაბლონები, რომლებიც დაკავშირებულია სტიმულის დამუშავებასა და მეხსიერების შენარჩუნებასთან.bioengineer

თხემის ქერქში ნეირონები, როგორც ჩანს, ბგერების სენსორული მეხსიერების შენახვაზე იყვნენ ორიენტირებულნი. თუმცა, პრეფრონტალურ ქერქში ნეირონების ჯგუფმა როლები დავალების ფაზის მიხედვით შეიცვალა: ბგერებს შორის პაუზის დროს ისინი ინახავდნენ სენსორულ მეხსიერებას, ხოლო მეორე ბგერის შემდეგ, ცხოველის მოქმედების გეგმას.sflorg+1

თაგვებიდან მანქანებამდე

მკვლევრებმა თავიანთი მიგნებები ხელოვნური რეკურენტული ნეირონული ქსელების გამოყენებით გადაამოწმეს, რომლებიც თაგვების მონაცემებით იყო შეზღუდული. როდესაც მათ ნეირონების კონკრეტული ჯგუფების „გათიშვის“ სიმულაცია მოახდინეს, ერთ-ერთი ჯგუფის მუშაობის დარღვევამ ხელი შეუშალა კონკრეტულ გამოთვლას, ხოლო სხვები ხელუხლებელი დატოვა, რაც შეესაბამება სპეციალიზებულ, მაგრამ მრავალჯერადი გამოყენების მოდულებს.bioengineer

ბუშმანმა ეს სტრუქტურა შეადარა „კოგნიტურ ლეგოებს“, რომლებიც შეიძლება მოქნილად გაერთიანდეს ახალი ქცევების შესაქმნელად. „ეს ნიშნავს, რომ ყოველ ჯერზე, როდესაც ახალი დავალების სწავლა გსურთ, გონებაში ინფორმაციის შესანახად სრულიად ახალი წრედის აგება არ გიწევთ“, აღნიშნა მან.news.mit

გავლენა კოგნიციასა და ხელოვნურ ინტელექტზე

ეს აღმოჩენა გვთავაზობს სტრუქტურას იმის გასაგებად, თუ როგორ ასრულებენ ცხოველები რთულ დავალებებს ცვალებად პირობებში ნეირონების შეზღუდული რაოდენობით. თუ კოგნიტური ოპერაციები მრავალჯერადი გამოყენების მოდულებისგან არის აგებული, ახალი დავალების სწავლა შეიძლება გულისხმობდეს მოდულების დაკავშირების გზების შეცვლას და არა სრულიად ახალი წრედების შექმნას. მკვლევრები შემდეგ ეტაპზე გეგმავენ შეისწავლონ, ახდენს თუ არა გავლენას ქცევაზე ამ მოდულების ბლოკირება დავალების სხვადასხვა ფაზაში, რამაც შესაძლოა დაადასტუროს მათი გადამწყვეტი როლი მოქნილ კოგნიციაში.news.mit+1

კვლევა დაფინანსდა ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტის, პიკოუერის ინსტიტუტის ინოვაციების ფონდისა და რამდენიმე საერთაშორისო სტიპენდიის მიერ.sflorg