Làm thế nào bộ não lập bản đồ ký ức mà không cần chuyển động

bản tóm tắt: Bản đồ tinh thần được kích hoạt trong não khi suy nghĩ về chuỗi trải nghiệm, ngay cả khi không có chuyển động vật lý. Trong một nghiên cứu trên động vật, họ phát hiện ra rằng vỏ não nội khứu chứa bản đồ nhận thức về trải nghiệm, được kích hoạt trong quá trình mô phỏng tinh thần.

Đây là nghiên cứu đầu tiên cho thấy cơ sở tế bào của việc mô phỏng tinh thần trong một lĩnh vực phi không gian. Những phát hiện này có thể nâng cao hiểu biết của chúng ta về chức năng não và sự hình thành trí nhớ.

Sự kiện chính:

  1. Bản đồ tinh thần được tạo ra và kích hoạt mà không cần chuyển động vật lý.
  2. Vỏ não nội khứu chứa các bản đồ nhận thức về trải nghiệm.
  3. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ sở tế bào của mô phỏng tinh thần.

nguồn: Viện Công nghệ Massachusetts

Khi bạn di chuyển trên con đường quen thuộc để đi làm hoặc đến cửa hàng tạp hóa, não của bạn sẽ tương tác với các bản đồ nhận thức được lưu trữ ở vùng hải mã và vỏ não nội khứu. Những bản đồ này lưu trữ thông tin về các tuyến đường bạn đã đi và các vị trí bạn đã ghé thăm trước đây, do đó bạn có thể điều hướng khi đến đó.

Nghiên cứu mới của MIT đã phát hiện ra rằng những bản đồ tinh thần như vậy cũng được tạo ra và kích hoạt khi bạn chỉ nghĩ về các chuỗi trải nghiệm mà không có bất kỳ chuyển động vật lý hoặc đầu vào giác quan nào.

Trong một nghiên cứu trên động vật, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng vỏ não nội khứu chứa bản đồ nhận thức về những gì động vật trải qua khi sử dụng cần điều khiển để cuộn qua một loạt hình ảnh. Những bản đồ nhận thức này sau đó sẽ được kích hoạt khi nghĩ về những chuỗi này, ngay cả khi không nhìn thấy được hình ảnh.

Đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh cơ sở tế bào của mô phỏng tinh thần và trí tưởng tượng trong một lĩnh vực phi không gian thông qua việc kích hoạt bản đồ nhận thức ở vỏ não nội khứu.

Mehrdad Jazayeri, phó giáo sư về khoa học não bộ và nhận thức, thành viên của Viện McGovern của MIT, cho biết: “Những bản đồ nhận thức này được sử dụng để thực hiện việc điều hướng tinh thần mà không cần bất kỳ đầu vào cảm giác hay đầu ra vận động nào”. Nghiên cứu về não và là tác giả chính. Nó thể hiện khi con vật trải qua những trải nghiệm này về mặt tinh thần.

Sujaya Neupane, nhà khoa học nghiên cứu tại Viện McGovern, là tác giả chính của bài báo. thiên nhiên. Ella Vitti, giáo sư về khoa học não bộ và nhận thức tại MIT, thành viên của Viện nghiên cứu não bộ McGovern của MIT, đồng thời là giám đốc của K. Lisa Yang của Khoa học thần kinh tính toán tích hợp cũng là tác giả của bài báo.

READ  Thuật toán điều khiển bánh xe sao Hỏa lấy đà

Sơ đồ tư duy

Rất nhiều nghiên cứu về mô hình động vật và con người đã chỉ ra rằng sự thể hiện các vị trí vật lý được lưu trữ ở vùng hải mã, một cấu trúc hình cá ngựa nhỏ và vỏ não nội khứu gần đó. Những biểu tượng này được kích hoạt khi con vật di chuyển qua không gian mà nó đã ở trước đó, ngay trước khi đi qua nó hoặc khi nó đang ngủ.

Jazayeri cho biết: “Hầu hết các nghiên cứu trước đây đều tập trung vào cách các khu vực này phản ánh cấu trúc và chi tiết của môi trường khi động vật di chuyển trong không gian”.

“Khi một con vật di chuyển trong phòng, trải nghiệm cảm giác của nó được mã hóa rõ ràng nhờ hoạt động của các tế bào thần kinh ở vùng hải mã và vỏ não nội khứu.”

Trong nghiên cứu mới, Jazayeri và các đồng nghiệp của ông muốn khám phá xem liệu những bản đồ nhận thức này có được xây dựng và sau đó được sử dụng trong các quá trình tinh thần thuần túy hay tưởng tượng chuyển động trên các lĩnh vực phi không gian hay không.

Để khám phá khả năng này, các nhà nghiên cứu đã huấn luyện động vật sử dụng cần điều khiển để theo dõi đường đi qua một loạt hình ảnh (“mốc”) cách đều nhau. Trong quá trình huấn luyện, các con vật chỉ được xem một tập hợp con của các cặp hình chứ không phải tất cả các cặp. Sau khi các con vật học được cách điều hướng qua các cặp huấn luyện, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu các con vật có thể xử lý các cặp mới mà chúng chưa từng thấy trước đây hay không.

Một khả năng là các động vật không học bản đồ nhận thức của trình tự mà thay vào đó giải quyết nhiệm vụ bằng chiến lược ghi nhớ. Nếu vậy, họ sẽ gặp khó khăn với những cặp đôi mới. Thay vào đó, nếu động vật dựa vào bản đồ nhận thức, chúng sẽ có thể khái quát hóa kiến ​​thức của mình thành các cặp mới.

Jazayeri nói: “Kết quả rất rõ ràng và rõ ràng”. “Các con vật có thể điều hướng tinh thần giữa các cặp hình ảnh mới lạ ngay từ lần đầu tiên chúng được thử nghiệm. Phát hiện này cung cấp bằng chứng hành vi mạnh mẽ cho sự tồn tại của một bản đồ nhận thức. Nhưng làm thế nào mà bộ não tạo ra được một bản đồ như vậy?”

Để trả lời câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã ghi lại từ các tế bào thần kinh đơn lẻ ở vỏ não nội khứu trong khi động vật thực hiện nhiệm vụ này.

Các phản ứng thần kinh có một đặc điểm nổi bật: Khi các con vật sử dụng cần điều khiển để di chuyển giữa hai điểm mốc, các tế bào thần kinh cho thấy các hoạt động tăng vọt rõ rệt liên quan đến sự thể hiện trong đầu của các điểm mốc chồng chéo.

READ  Sinh viên UCF khai quật bãi phóng đầu tiên ở Cape trước lễ kỷ niệm 75 năm

Jazayeri nói: “Bộ não trải qua những hoạt động này vào thời điểm dự kiến ​​khi các hình ảnh chồng chéo lướt qua trước mắt con vật, điều này không bao giờ xảy ra”.

“Và điều quan trọng là thời gian giữa những lần va chạm này chính xác là thời điểm mà con vật mong đợi sẽ đến, trong trường hợp này là 0,65 giây.”

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tốc độ mô phỏng tinh thần có liên quan đến việc thực hiện nhiệm vụ của động vật: khi chúng hoàn thành nhiệm vụ hơi muộn hoặc sớm, hoạt động não của chúng cho thấy sự thay đổi tương tự về thời gian.

Các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy bằng chứng cho thấy những biểu hiện tinh thần ở vỏ não nội khứu không mã hóa các đặc điểm thị giác cụ thể của hình ảnh mà là sự sắp xếp thứ tự của các đặc điểm.

Mô hình học tập

Để khám phá sâu hơn về cách thức hoạt động của các bản đồ nhận thức này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình tính toán để bắt chước hoạt động của não mà họ tìm thấy và cho thấy nó được tạo ra như thế nào.

Họ đã sử dụng một loại mô hình được gọi là mô hình thu hút liên tục, ban đầu được phát triển để mô hình hóa cách vỏ não nội khứa theo dõi vị trí của động vật khi nó di chuyển, dựa trên đầu vào cảm giác.

Các nhà nghiên cứu đã tùy chỉnh mô hình bằng cách thêm một thành phần có khả năng học các mẫu hoạt động được tạo ra bởi đầu vào cảm giác. Sau đó, mô hình này có thể học cách sử dụng các mô hình đó để tái tạo lại những trải nghiệm đó sau này, khi không có đầu vào giác quan.

Jazayeri cho biết: “Yếu tố quan trọng mà chúng tôi cần bổ sung là hệ thống này có khả năng học hai chiều bằng cách giao tiếp với các đầu vào giác quan. Thông qua quá trình học tập kết hợp mà mô hình trải qua, nó sẽ thực sự tái tạo những trải nghiệm giác quan đó”.

Các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch nghiên cứu điều gì xảy ra trong não nếu các điểm mốc không cách đều nhau hoặc nếu chúng được sắp xếp thành một vòng. Họ cũng hy vọng ghi lại hoạt động của não ở vùng hải mã và vỏ não nội khứu khi động vật lần đầu tiên học cách thực hiện nhiệm vụ điều hướng.

Jazayeri nói: “Việc xem ký ức về một cấu trúc kết tinh trong tâm trí và cách điều đó dẫn đến hoạt động thần kinh phát sinh là một cách thực sự có giá trị để hỏi xem quá trình học tập diễn ra như thế nào”.

Tài chính: Nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng nghiên cứu khoa học tự nhiên và kỹ thuật Canada, Quỹ nghiên cứu Quebec, Viện sức khỏe quốc gia và Giải thưởng khoa học não bộ Paul và Lily Newton.

READ  Cuộc tìm kiếm nhà cửa tìm kiếm hang động trên sao Hỏa đã bắt đầu

Về tin tức nghiên cứu trí nhớ này

tác giả: Abby Appazorius
nguồn: Viện Công nghệ Massachusetts
giao tiếp: Abby Apazourius – Viện Công nghệ Massachusetts
hình ảnh: Hình ảnh được ghi có vào Tin tức khoa học thần kinh

Tìm kiếm ban đầu: Truy cập đóng.
Sản xuất vectơ thông qua điều hướng tinh thần ở vỏ não nội khứu“Bởi Mehrdad Jazayeri và những người khác. thiên nhiên


một bản tóm tắt

Sản xuất vectơ thông qua điều hướng tinh thần ở vỏ não nội khứu

Bản đồ nhận thức là một biểu diễn được tổ chức phù hợp cho phép thực hiện các phép tính mới bằng kinh nghiệm trước đó; Ví dụ: lên kế hoạch cho một tuyến đường mới ở một địa điểm quen thuộc. Nghiên cứu trên động vật có vú đã tìm thấy bằng chứng trực tiếp cho những biểu hiện như vậy với sự hiện diện của các đầu vào cảm giác bên ngoài trong cả lĩnh vực không gian và phi không gian.

Ở đây chúng tôi đã kiểm tra một định đề cơ bản của lý thuyết bản đồ nhận thức ban đầu: rằng bản đồ nhận thức hỗ trợ các tính toán nội bộ mà không cần đầu vào từ bên ngoài.

Chúng tôi đã ghi lại từ vỏ não entorhinal của khỉ trong một nhiệm vụ điều hướng tinh thần yêu cầu khỉ sử dụng cần điều khiển để tạo ra vectơ một chiều giữa các cặp mốc thị giác mà không nhìn thấy các mốc trung gian.

Khả năng của những con khỉ trong việc thực hiện nhiệm vụ và khái quát hóa các cặp mới lạ cho thấy rằng chúng dựa vào sự thể hiện có tổ chức của các địa danh. Các nơ-ron được điều chế theo nhiệm vụ cho thấy tính tuần hoàn và độ dốc phù hợp với cấu trúc thời gian của các điểm mốc và cho thấy dấu hiệu của mạng lưới thu hút bền bỉ.

Mô hình mạng thu hút liên tục về tích hợp đường dẫn được tăng cường với cơ chế học tập giống Hippie đã đưa ra lời giải thích về cách hệ thống ghi nhớ các mốc trong nội bộ.

Mô hình này cũng đưa ra một dự đoán bất ngờ rằng các mốc bên trong làm chậm quá trình tích hợp đường dẫn tạm thời, thiết lập lại động lực và do đó làm giảm tính biến thiên. Dự đoán này đã được xác nhận khi phân tích lại sự thay đổi và hành vi của tốc độ bắn.

Những phát hiện của chúng tôi liên kết các mô hình hoạt động có tổ chức ở vỏ não nội khứu với việc tuyển dụng bản đồ nhận thức nội sinh trong quá trình điều hướng tinh thần.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *