Sinirbilim

Tahmin-Hata Nöronları Hatalarımızı Fısıldıyor

Özet: Yeni bir çalışma, yalnızca duyulabilir beklentiler ihlal edildiğinde etkinleşen ve beklentideki bir hatanın sinyalini veren, “tahmin-hata nöronları” olarak adlandırılan farklı bir nöron sınıfı belirledi.

Bu nöronlar, tipik seslere karşı hareketsiz ve tepkisiz kalır ve yalnızca işitsel sonuç beklenenden saptığında hayata döner. Araştırmacılar, fareleri içeren metodik bir çalışma aracılığıyla, bu nöronların çeşitli öğrenme süreçlerini nasıl aydınlatabileceğini ve bireyler arasındaki konuşma ve müzik gibi yeteneklerdeki farklılıkları potansiyel olarak nasıl açıklayabileceğini keşfettiler.

Bulgular, bu nöronların deneme, yanılma ve beklenmedik işitsel sonuçlar yoluyla öğrenmedeki potansiyel rolünü ortaya koyuyor.

Ana unsurlar:

  1. Tek Amaçlı Nöronlar: “Tahmin-hata nöronları”, işlevleri açısından özeldir; bir ses beklentiyi aşıncaya kadar sessiz kalır ve böylece bir hata sinyali verir.
  2. Hata Tanımada Çok Yönlülük: Bu nöronların farklı alt kümeleri, beklenmedik sessizlik veya sesin zamanlılığı gibi çeşitli türdeki işitsel tutarsızlıklara yanıt verir.
  3. Potansiyel Öğrenme Etkileri: Bu nöronlar, konuşma ve müzik enstrümanı çalma gibi sesle ilişkili davranışlarda deneme yanılma içeren öğrenme süreçlerinin anlaşılmasında ve iyileştirilmesinde çok önemli olabilir.

Kaynak: NYU

İster bir kapıyı yanlış kapatalım ister futbolda tekme atalım, beynimiz bize hata yaptığımızı söyler çünkü bu sesler duymayı beklediğimizden farklıdır. Nöronlarımızın bu hataları tespit ettiği uzun zamandır biliniyor olsa da, yalnızca tek bir görevi olan, bir sesin beklenmedik veya “kapalı” olduğunu bildiren beyin hücrelerinin olup olmadığı belirsizdi.

New York Üniversitesi sinir bilimcilerinden oluşan bir ekip, genel olarak seslere tepki vermeyen, yalnızca sesler beklentileri ihlal ettiğinde yanıt veren ve böylece bir hatanın gerçekleştiği mesajını gönderen, “tahmin hatası nöronları” olarak adlandırılan bir nöron sınıfı belirledi. yapıldı.

Bu bir kişiyi gösterir.
Daha spesifik olarak, farelerin işitsel korteksindeki bireysel tahmin-hata nöronlarının yalnızca bir şeyler ters gittiğinde sinyal vermekle kalmayıp aynı zamanda neyin yanlış gittiğini de bildirdiklerini buldular. Kredi: Nörobilim Haberleri

NYU Sinir Bilimi Merkezi’nde yardımcı doçent ve çalışmanın kıdemli yazarı David Schneider şöyle açıklıyor: “Beyinler dünyada olup biteni tespit etme konusunda olağanüstüdür, ancak olanların beklenip beklenmediğini size söyleme konusunda daha da iyidirler.” içinde görünen JNeurosci.

“Beyinde size ne olduğunu söylemeyen, bunun yerine neyin yanlış gittiğini söyleyen belirli nöronların olduğunu bulduk.”

Makalenin yazarları, sonuçların potansiyel olarak öğrenme sürecini daha iyi aydınlatmaya, belirli rahatsızlıkların ardındaki nedenleri belirlemeye ve sesle ilgili yetenekleri tespit etmeye yardımcı olabileceğini ekliyor.

NYU Sinir Bilimleri Merkezi’nde doktora sonrası araştırmacı ve makalenin baş yazarı Nicholas Audette, “Bu gibi nöronlar, nasıl konuşulacağını veya bir müzik aletinin nasıl çalınacağını öğrenmede hayati öneme sahip olabilir” diyor.

“Bu davranışların her ikisi de çok fazla deneme yanılma, çok fazla hata ve hatalardan çok fazla ders almayı içeriyor.” Schneider şunu ekledi: “Uzman müzisyenlerin tahmin hatası nöronları acemilerden daha mı iyi? Peki konuşmanın az geliştiği hastalıklarda tahmin hatası nöronları mı arızalanıyor?”

Davranışların sıklıkla öngörülebilir duyusal sonuçları vardır. Örneğin, bir arabanın kapısını kapatırken, kol hareketimizin belirli bir aşamasında beklenen bir “gümbürtü” duymayı bekleriz. Üstelik bu davranışlar sadece insanlarla sınırlı değil; maymunlar, fareler ve diğer hayvanlar bir hareketin hangi sesi çıkaracağını ve bu sesin ne zaman çıkacağını tahmin etmeyi öğrenebilirler.

Önceki araştırmalar, insanların ve diğer hayvanların beyinlerinde, bir ses duyulduğunda nöronların önemli tepkiler verdiğini göstermişti. ihlal ediyor hayvanın beklentisi ve ses duyulduğunda daha zayıf tepkiler maçlar beklenti. Ancak yalnızca nöronların var olup olmadığı belli değildi. bir iş—beklenmedik bir ses olduğunda sinyal vermek.

Bu soruyu yanıtlamak için Schneider ve Audette, beynin “doğru” ve “yanlış” sesler arasında nasıl ayrım yaptığını ortaya çıkaran önceki çalışmalarını temel aldılar. yeni JNeurosci Bu çalışmada, bir dizi deney yoluyla ve nöronal aktiviteyi izole ederek farelerdeki tepkileri incelediler.

Deneylerde fareler bir kola bastıktan sonra belirli bir ses duydu. Bu, basıldığında bu sesi ilişkilendirene kadar tekrar tekrar yapıldı. Araştırmacılar daha sonra farelerin sonraki basışlarda duyduğu sesleri değiştirdiler; bu yöntem, insanların hata yaparken duyduğu beklenmedik sesleri taklit etmek için tasarlandı.

Bilim insanları, farelerdeki nöronların çoğunun (“tahmin-hata nöronları”) sessiz olduğunu, yani farelerin bir hareket yapıp beklenmedik bir şey duyduğu durumlar dışında, beynin diğer bölümleri tarafından kullanılabilecek sinyaller üretmediklerini buldu. .

Daha spesifik olarak, farelerin işitsel korteksindeki bireysel tahmin-hata nöronlarının yalnızca bir şeyler ters gittiğinde sinyal vermekle kalmayıp aynı zamanda sinyal verdiklerini de buldular. Ne yanlış gitti.

Örneğin, sesin çok kısık olduğu her seferde bir grup tahmin-hata nöronu etkinleştirildi. Ancak ses beklenen düzeyde olup çok geç geldiğinde, tamamen farklı bir grup tahmin-hata nöronu aktif hale geldi.

Schneider, “Bir hareket beklenmedik bir ses çıkardığında beklentilerimizi birçok farklı şekilde ihlal edebilir” diye açıklıyor. “Bir hareket çok kısık bir ses çıkardığında farklı nöronlar aktif oluyor, hareket yanlış ses çıkardığında ise diğer nöronlar aktif oluyor.”

Finansman: Bu araştırma Ulusal Sağlık Enstitüleri’nden (R01-DC018802) alınan bir hibe ile desteklenmiştir.

Bu sinirbilim araştırma haberi hakkında

Soyut

Fare işitsel korteksindeki uyarana özgü tahmin hatası nöronları

Beklentiyi deneyimle karşılaştırmak, beyinde gerçekleştirilen önemli bir sinirsel hesaplamadır ve tahmine dayalı işlemenin ayırt edici özelliğidir. Bir hayvanın davranışının duyusal sonucunu değiştiren deneyler, kendiliğinden üretilen beklenmedik uyaranlara karşı artan sinirsel tepkileri ortaya koyuyor; bu da duyusal korteksteki nöron popülasyonlarının tahmin hatalarını, yani beklenti ile deneyim arasındaki uyumsuzlukları yansıtabileceğini gösteriyor.

Bununla birlikte, kendi kendine üretilen uyaranlara karşı geliştirilmiş sinirsel tepkiler, bir nöronun doğal ses tepkilerinin harekete dayalı olarak kolaylaştırılması gibi tahmine dayalı olmayan mekanizmalar yoluyla da ortaya çıkabilir.

Duyusal kortekste duyusal tahmin hatası nöronları mevcutsa, bunların genel hata yanıtları olarak mı ortaya çıktığı yoksa farklı uyaran boyutlarındaki hatalara özgüllükle mi yanıt verdikleri bilinmemektedir.

Bu soruları yanıtlamak için, her iki cinsiyetten fareleri, basit bir ses üretme davranışının sonucunu bekleyecek şekilde eğittik ve fareler, beklenen sesi veya birden fazla farklı boyuttan birinde beklentiden sapan sesleri duyarken işitsel korteks aktivitesini kaydettik.

Verilerimiz, işitsel korteksin, birden fazla akustik boyutta aynı anda kendi kendine üretilen seslere verilen tepkileri bastırmayı öğrendiğini ortaya koyuyor.

Pasif seslere veya beklenen sese yanıt vermeyen ancak tahmin hatalarını kodlayan farklı bir işitsel korteks nöronları popülasyonunu tanımlıyoruz. Bu tahmin hatası nöronları yalnızca öğrenilmiş motor-duyusal beklentisi olan hayvanlarda bol miktarda bulunur ve genel bir hata sinyali yerine bir veya iki spesifik ihlali kodlar.

Bu bulgular birlikte, kendi kendine üretilen seslerle ilgili kortikal tahminlerin birden fazla eşzamanlı boyutta özgüllüğe sahip olduğunu ve kortikal tahmin hatası nöronlarının beklentiden kaynaklanan belirli ihlalleri kodladığını ortaya koyuyor.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/prediction-error-neurons-mistakes-24927/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu