Research identifiziert neue Wege für das sensorische lernen im Gehirn

Wir haben alle gehört, die sagen, dass die Individuen in Ihrem eigenen Tempo lernen. Forscher an der Carnegie Mellon University entwickelt haben, die eine automatisierte, Roboter-training-Gerät, dass die Mäuse lernen in Ihrer Freizeit. Die Technologie steht zur weiteren neurowissenschaftlichen Forschung, indem es den Forschern ermöglicht, um Tiere zu trainieren, unter mehr natürlichen Bedingungen und Mechanismen der Schaltung umverdrahten, die auftreten, während das lernen.

Ein Forscherteam von der Carnegie Mellon Neurowissenschaftler Alison Barth benutzt hat, die automatisierte Technologie, um neue, bisher noch nicht identifizierte Signalwege aktiviert, wenn das Gehirn rewires seine schaltkreise in Reaktion auf Erfahrung. Ihre Ergebnisse sind veröffentlicht in der Juli-17-Ausgabe von Neuron.

Barth ‚ s lab konzentriert sich auf das Verständnis der Prozess, durch den kortikalen Schaltkreisen erhalten sensorische Informationen und die Anpassung an den, um zu lernen. Das Verständnis des Algorithmus zugrunde liegt, dass die Veränderungen im Gehirn lernen-Schaltung haben wichtige Implikationen für die Erstellung von engineered systems, dass deep learning und künstliche Intelligenz.

„Neuronalen Schaltkreisen in der Großhirnrinde haben, hatten 3,5 Milliarden Jahren entwickelt, um sich perfekt angepasst, um Dinge zu lernen“, sagte Barth, ein professor von biologischen Wissenschaften und Mitglied der Carnegie Mellon Neuroscience Institute. „Es gibt wertvolle Informationen über das, was passiert im Gehirn, die verwendet werden können, zu informieren Berechnungen ändern müssen, basiert auf Erfahrung.“

Um besser zu erforschen, wie das Gehirn Veränderungen beim sensorischen lernen, die Forscher konstruierten eine Armee von automatisierten Roboter-Geräte, in einer Anstrengung, angeführt von Sarah Bernhard, ein Bachelor-student an der Carnegie Mellon ‚ s Department of Biological Sciences. Diese Geräte dürfen Mäuse freiwillig Ansatz ein Wasser-Anschluss in Ihre Heimat Käfig, wo Sie erhalten ein sanfter Lufthauch, um Ihre schnurrhaare, gefolgt von einem Tropfen Wasser. Wenn Sie näherte sich dem Hafen und hatte nicht das Gefühl, ein Lufthauch, Sie würden nicht einen Tropfen Wasser. Irgendwann haben Sie gelernt, dass ein Luftstoß, bedeutete Wasser, und Sie würde anfangen zu trinken, wenn Sie fühlte es.

„Es war fast so, wie wir Gaben den Mäusen Hausaufgaben. Einige nahmen 50 versucht zu lernen, andere nahmen 400. Einige gelernt, in den frühen Abendstunden, andere lernte spät in die Nacht. Aber Sie lernten und lernten schnell“, sagte Barth. „Eine Sache, die wichtig für das lernen ist, dass Sie müssen bereit sein zu lernen. Mit diesem Gerät lassen Sie die Mäuse lernen, wenn Sie wollten und in Ihrem eigenen Tempo.“

Sie fanden, dass, wenn Sie verwendet das Gerät, die Mäuse gelernt, schnell und selbstständig, ohne eingreifen der Forscher. Als ein Ergebnis, konnten Sie erfassen einen größeren Datensatz, genauer spiegelt die individuelle Vielfalt in lernen.

In der Neuron – Studie, Barth und Kollegen verwendet der Roboter-Gerät, um festzustellen, was sensorische Bildungswege wurden konserviert in der Bevölkerung, unabhängig davon, wie lange das lernen nahm. Sie fanden einige überraschende Ergebnisse.

Die Wege geändert, dass die in der Antwort zu den sensorischen stimulus, der angibt, zu lernen, waren nicht die, die Sie erwartet. Es wurde allgemein angenommen, dass die in der sensorischen lernen Informationen kamen von der Haut, auf Reisen schnell die Großhirnrinde durch den thalamus. Allerdings fand das Forschungsteam, dass dieser Weg blieb relativ unverändert, während die sensorischen lernen. Stattdessen wurden Sie überrascht zu finden, dass die kortikalen Synapsen, reagiert auf einen high-order und mehr integrativer Bestandteil des thalamus, waren viel mehr Plastik.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn hält den Weg für den schnellen sensorischen input, Dinge, die Sie wollen, um zu wissen, für bestimmte, in einer bestimmten situation. Der Weg, der verantwortlich ist für die Verarbeitung von mehr Kontext-Informationen reichen ist das eine, die flexibel ist,“ Barth sagte. „Das Gehirn hält die original-Datei, sondern erstellt eine Kopie davon.“