Beyne ne zaman öğreneceğini ve ne zaman hatırlayacağını söyleyen bir anahtar

Hayatımıza devam ederken, beynimiz geçmişte öğrendiğimiz bilgileri sürekli olarak hatırlar ve şimdiki dünyayı anlamlandırmak için kullanır. Ancak daha önce hiç yaşamadığımız nesne ve olaylarla da sıklıkla karşılaşıyoruz ve ardından beynin öğrenmeye hazır olması gerekiyor. Beynimizin hafıza sisteminin bu iki temel işlevi olan öğrenme ve hatırlama, sürekli olarak birbirleriyle rekabet ediyor gibi görünmektedir. Institut Pasteur’de Mekansal Navigasyon ve Bellek Laboratuvarı için Sinir Devreleri başkanı Christoph Schmidt-Hieber, “Beynin bu iki karşıt süreç arasındaki dengeyi nasıl bulduğu, sinirbilimcileri uzun süredir büyüleyen bir sorudur” diye açıklıyor.

Christoph Schmidt-Hieber’in araştırma grubu, farelerin beyinleri kaydedilirken sanal gerçeklik ortamlarını keşfettiği bir deney tasarlayarak yakın zamanda bu sorunu ele aldı. “Beynin yeniliğe nasıl tepki verdiğini incelemenin önündeki en büyük engelin fiziksel gerçekliğin kendisi olduğunu fark ettik!” Laboratuvarda doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı olan Ruy Gómez-Ocádiz’i açıklıyor. Mutlak yeniliğin beyin üzerindeki etkisini geleneksel bir deneyde incelemek neredeyse imkansızdır, çünkü bir hayvanın algıladığı her şeyi anında değiştirmek gerekir. Ruy Gómez-Ocádiz, “Bir fareyi beynini kaydederken yeni bir odaya ‘ışınlayabilseydik’ bu sorunun kolayca üstesinden gelebilirdik. Bu kulağa bilim kurgu gibi gelebilir, ancak sanal gerçeklik teknolojisi tam olarak bunu yapmamızı sağladı,” diye devam ediyor Ruy Gómez-Ocádiz .

Bilim adamları, farelerin sanal bir ‘dünyayı’ keşfetmeyi öğrendikleri ve basit bir oyunun kurallarını doğru bir şekilde takip ettiklerinde şeker ödülleri kazandıkları bir video oyunu tasarladılar. Fareler video oyunu oynarken, araştırmacılar, anıları oluşturmak ve hatırlamak için gerekli olan bir beyin bölgesi olan hipokampustaki nöronların aktivitesini kaydettiler.

Bu yenilikçi yaklaşımı kullanarak, hayvanın yeni bir sanal dünyaya ışınlandığı anda ortaya çıkan hipokampusta bir elektrik sinyali keşfettiler. Sinyal, granül hücreler tarafından yayılır ve yenilik tarafından tetiklenir. Sinirsel bir bellek durumundan bir öğrenme durumuna geçişi indükler.

École normale supérieure, Université PSL ve CNRS’den fizikçilerle bir araya gelen bilim adamları, daha sonra böyle bir yenilik sinyalinin, beynin mevcut bilgilere bağlı olarak hatırlama ve öğrenme modları arasında geçiş yapmasını sağlamak için bir anahtar olarak nasıl çalışabileceğini öneren bir hesaplama modeli geliştirdiler. çevrede. Christoph Schmidt-Hieber, “Hipokampustaki bu yenilik sinyalinin keşfi, beynin yeni hatıraların oluşumu ile tanıdık olanların geri çağrılması arasında gerekli dengeyi nasıl bulduğunu anlamak için heyecan verici yeni ipuçları sağlıyor” diye bitiriyor.

Çalışma, yukarıda belirtilen kurumlar, Avrupa Araştırma Konseyi (ERC) ve Fransız Ulusal Araştırma Ajansı (ANR) tarafından finanse edildi.