...

Zidentyfikowano nowe ścieżki nauki sensorycznej w mózgu

Naukowcy opracowali zautomatyzowane urządzenie treningowe, które pozwoliło myszom na naukę nowych umiejętności, w ich indywidualnym tempie, przy jednoczesnym identyfikowaniu nowych ścieżek aktywowanych w momencie, gdy ich mózg przełącza obwody nerwowe w odpowiedzi na informacje sensoryczne.

Amerykańscy naukowcy z Carnegie Mellon University posłużyli się zaawansowaną technologią robotyczną do opracowania nowego, zautomatyzowanego urządzenia, umożliwiającego szkolenie myszy w naturalnych warunkach i w ich indywidualnym tempie, przy jednoczesnej identyfikacji mechanizmów “okablowania obwodów” w mózgach zwierząt, które mają miejsce podczas procesu uczenia się.

Obecnie naukowcy skupiają się na zrozumieniu procesu, za pomocą którego obwody korowe w mózgu odbierają informacje sensoryczne i ulegają takiemu dostosowaniu, by umożliwić naukę nowych doświadczeń. Zrozumienie algorytmu leżącego u podstaw zmian w obwodach korowych odpowiedzialnych za proces uczenia się, stanowi istotny element, który będzie można użyć do projektowania innowacyjnych systemów, wykorzystujących sztuczną inteligencję, posiadającą zdolność do nauki nowych rzeczy.

“Obwody nerwowe w korze mózgowej miały 3,5 miliarda lat by wyewoluować na tyle, aby stały się zdolne do wykorzystania w procesie uczenia się. Istnieje wiele cennych informacji o tym co się dzieje w mózgu, które można uwzględnić w obliczeniach, i które ulegają zmianie pod wpływem konkretnego doświadczenia.” – Prof. Alison L. Barth, współautor badania

Celem poznania, w jaki sposób zmienia się “okablowanie mózgu” podczas procesu sensorycznego uczenia się, naukowcy skonstruowali szereg zautomatyzowanych urządzeń. Wykorzystano je podczas doświadczenia na myszach. Po zbliżeniu się zwierząt do wodopoju, kierowano na ich wąsy delikatny podmuch powietrza, po czym otrzymywały one wodę. W efekcie myszy kojarzyły fakt podmuchu wiatru z piciem wody. Można było to zaobserwować poprzez ruchy “picia na sucho” wykonywane przez zwierzęta podczas stymulacji wąsów powietrzem, zanim podano im wodę.

“Jedną najistotniejszą rzeczą w procesie uczenia się jest fakt, że trzeba być gotowym by rozpocząć naukę. Nasze urządzenie pozwala myszom uczyć się kiedy chcą i robić to w ich własnym, indywidualnym tempie.” – Prof. Alison L. Barth, współautor badania
“Nasze wyniki sugerują, że mózg otrzymuje ścieżkę, która reprezentuje szybki sygnał sensoryczny, dotyczący rzeczy, których na pewno chcemy dowiedzieć się w każdej możliwej sytuacji. Ścieżka, która jest odpowiedzialna za bardziej istotne informacje, jest elastyczna jako jedyna.” – Prof. Alison L. Barth, współautor badania

Naukowcy dowiedli, że używanie tego urządzenia pozwoliło na szybką i niezależną od ludzkiej interwencji naukę myszy. W rezultacie mogły one przechwycić większy zbiór danych. Ścieżki związane z procesem uczenia się, które w tym doświadczeniu uległy największym zmianom w odpowiedzi na bodźce sensoryczne, były dokładnie tymi, które wytypowali uprzednio badacze. Wyniki tego badania dają wgląd w algorytm, który kora nowa wykorzystuje do zmian zachodzących podczas procesu uczenia się.

Bibliografia

Audette N.J., Bernhard S.M., Ray A., Stewart L.T., Barth A.L., Rapid Plasticity of Higher-Order Thalamocortical Inputs during Sensory Learning. Neuron. (07.2019)

Udostępnij:
Facebook
Twitter
LinkedIn

Ostatnie wpisy:

Podziel się opinią!

polecane wpisy:

Dzieci powinny czytać

W młodym wieku zachodzą kluczowe procesy plastyczności neuronalnej, które są istotne dla rozwoju mózgu. Dlatego warto wspierać u dzieci zachowania kształtujące ich rozwój, ponieważ mogą okazać się korzystne w dorosłym życiu. Przykładem takiego zachowania jest czytanie książek, czyli jedna z...

Kondycja wątroby a funkcje poznawcze

Przewlekłe choroby wątroby są coraz to bardziej powszechne w społeczeństwie. W ich przebiegu obserwuje się postępujące zmiany polegające na stopniowym zastępowaniu prawidłowego miąższu wątroby tkanką włóknistą, co prowadzi do zaburzeń struktury i funkcji tego narządu. Coraz więcej doniesień naukowych wskazuje,...

Jak białka pomagają spać

Sen pojawił się na wczesnym etapie ewolucji zwierząt i pełni podobną funkcję u wielu gatunków. Zarówno jego długość, jak i jakość jest ważna dla zachowania zdrowia. Jakość snu określana jest m.in. na podstawie częstotliwości i ilości wybudzeń w ciągu nocy....

Archiwum: