Das überleben hängt oft davon ab, Tiere, die’ Fähigkeit, split-Sekunden-Entscheidungen, die sich auf alternative Zukünfte vorstellen: Wenn ich ‘ m gejagt von einem hungrigen raubtier, muss ich Zack Links um sicher nach Hause oder Zick Recht führen die predator Weg von meiner Familie? Wenn sich zwei Wege trennen sich in einem gelben Holz, und die mich auf das Frühstück und das führt mich zu Frühstück? Sehen beide wirklich über die gleichen, aber die Phantasie macht den Unterschied.
In einer Studie mit Ratten die Navigation ein einfaches Labyrinth, Neurowissenschaftler an der UC San Francisco haben entdeckt, wie das Gehirn auslösen kann, wie imaginierten Szenarien der Zukunft. Die Arbeit bietet eine neue Erdung für das Verständnis nicht nur, wie das Gehirn Entscheidungen trifft, sondern auch, wie Phantasie wirkt mehr breit, sagen die Forscher.
“Man das Gehirn die meisten erstaunlichen Fähigkeiten ist es, sich Dinge vorstellen, die nicht direkt vor ihm,” sagte Loren Frank, Ph. D., ein professor der Physiologie und des Howard Hughes Medical Institute investigator in der UCSF-Mitte für Integrative Neurowissenschaften, co-Direktor der UCSF-Kavli Institute for Fundamental Neuroscience, und Mitglied der UCSF-Weill-Institut für Neurowissenschaften. “Phantasie ist von grundlegender Bedeutung für die Entscheidungsfindung, aber so weit ist die Neurowissenschaft noch nicht gegeben eine gute Erklärung, wie das Gehirn erzeugt Zukunftsvorstellungen in Echtzeit zu informieren, verschiedene Arten von alltäglichen Entscheidungen—beim verfolgen der Realität zur gleichen Zeit.”
In der neuen Studie, veröffentlicht Januar 30, 2020, in Zelle, Frank hatte das team von Ratten erkunden, mit einem M-förmigen Labyrinth, während der Aufnahme das feuern von Neuronen im hippocampus genannte “place cells”, die traditionell gedacht, um zu verfolgen, ein Tier in die Lage—wie ein neuronales GPS-system. Aber als die Ratten näherte sich eine Gabel in das Labyrinth, das die Forscher entdeckt, dass Ihre Platz-Zell-Aktivität begann hin und her zu wechseln, sehr schnell—in Höhe von acht mal pro Sekunde—zwischen der Vertretung des Tieres, die aktuelle position und seine zwei alternative künftige Wege, wie um zu sagen: “Hier bin ich—geht es Links?—hier bin ich—rechts gehen?”
Das team erweiterte sich auch dieser Befund zu einer weiteren Art von Szenario vorstellen. Abgesehen von Lage, Ort, Zellen haben auch bekannt, um zu verfolgen, ein Tier in die Fahrtrichtung. Das team fand heraus, dass place cells repräsentieren entgegengesetzte Richtungen Reisen könnte auch hin und her wechseln extrem schnell, als ob zu sagen, “ich werde diesen Weg, aber ich könnte mich auch umdrehen und den anderen Weg gehen.”
“Die Zellen’ der schnelle Wechsel zwischen der Gegenwart und der möglichen Wege war unverkennbar, denn es war so regelmäßig,” sagte Kenneth Kay, Ph. D., ein Postdoktorand an der Columbia University, der die Studie leitete als student in Frank ‘ s lab. “Es war spannend zu sehen, weil die Geschwindigkeit plus die Konsistenz ist genau das, was benötigt wird, in eine beliebige Anzahl von real-Welt-Einstellungen, für beide Tiere und Menschen.”
Die place cells’ Schwingungen zwischen der Gegenwart und der möglichen Zukunft erscheinen nicht direkt Steuern Ratten Entscheidungen darüber, welchen Weg zu wählen, sondern haben stärker als die Ratten näherten sich dem Punkt, Kay und Kollegen gefunden. Dieser schlug die Forscher, dass die Rolle des hippocampus bei der Entscheidungsfindung sein könnten erzeugen ein “Menü” von Vorstellungs-Szenarien für andere Teile des Gehirns, können diese Mitarbeiter-Optionen mit den Erfahrungen der Vergangenheit Ihren Wert oder die potentielle Gefahr, dann machen Sie eine entsprechende Entscheidung auf der Grundlage der tierischen aktuellen Laufwerke—hungrig oder durstig, ängstlich oder mutig.
“Wir denken, dass dies zeigt, dass der hippocampus ist nicht nur verantwortlich für die Aufzeichnung der Vergangenheit und die Verarbeitung der Gegenwart, aber für die Vorstellung der Zukunft als gut,” sagte Frank. “Diese Studie ist nur ein Erster Schritt, aber es öffnet neue Wege für uns zu untersuchen, wie eine imaginierte Szenarien generiert und ausgewertet werden im Gehirn als Tiere, die Entscheidungen treffen.”
Studie Schlägt Neue Konzeption der Hippocampus als Quelle der Phantasie
Der hippocampus, ein Seepferdchen-förmige Struktur, die auf jeder Seite des Gehirns, tief im Temporallappen, gehört zu den am intensivsten untersuchten teilen des Gehirns.
Hippocampus-Schäden—ob durch Hirnverletzung oder einer Krankheit, wie Alzheimer—raubt Menschen die Fähigkeit, neue Erinnerungen, führenden 20th century Wissenschaftler zu beschreiben, den hippocampus, wie das Gehirn die Gedächtnis-center. In den 1970er Jahren, Wissenschaftler identifiziert hippocampalen place-Zellen, die spontan neue Karten, neue Umgebungen, wie Tiere, erkunden Sie, und speichern Sie dann diese Karten für den späteren Gebrauch. Diese Entdeckung, ausgezeichnet mit dem 2014 Nobelpreis für Physiologie oder Medizin, veranlasste Wissenschaftler zu erkennen, dass der hippocampus ist auch ein Navigations-center—verantwortlich für, sagen wir, erlaubt ein Tier zu finden, seinen Weg zurück zu der Stelle, wo sich Essen diese köstlichen Brombeeren im letzten Sommer.
Entlang dieser Linien, die bisherige Arbeit von Frank und andere haben gezeigt, dass der Ort Zell-Aktivität wiedergeben kann, ein Tier jüngsten Bewegungen oder sogar zu antizipieren, wo ein Tier kann weiter geleitet, aber diese Tätigkeit hatte nur gesehen, zeitweise—in der Regel, wenn die Tiere ruhten oder anhalten während der Laufenden Bewegung—aktiv erwägt Ihren nächsten Schritt.
Der neue Cell – Studie ist die erste, zu zeigen, wie Hippocampus-Zellen darstellen können, verschiedene hypothetische Szenarien konsequent und systematisch über die Zeit. Ein solches system könnte damit die Tiere auf dem Zug zu machen extrem schnelle Entscheidungen in dem moment auf der Grundlage dieser alternativen vorgestellt, während auch halten Spur von dem Tier ist gegenwärtige Realität, sagen die Forscher. Es könnte auch spielen eine Rolle in der Fähigkeit des Gehirns zu erzeugen, hypothetische Szenarien oder Gedanken mehr fassen.
