Mind Rewind: Hersens Rennen Achteruit

{h1}

Wanneer we worden geconfronteerd met een nieuwe leertaak, spelen onze hersenen gebeurtenissen achteruit, net als een video over terugspoelen.

Wanneer we geconfronteerd worden met een nieuwe leertaak, spelen onze hersenen gebeurtenissen in omgekeerde volgorde af, net als een video over terugspoelen, suggereert een nieuwe studie.

Dit type reverse-replay wordt ook gebruikt in onderzoek naar kunstmatige intelligentie om computers te helpen beslissingen te nemen. De bevinding zou kunnen verklaren waarom we taken gemakkelijker leren als we vaak studieverblijf nemen: de pauzes tussen de sessies geven ons de tijd om informatie te beoordelen.

De bevinding werd gedetailleerd beschreven in een online uitgave van het tijdschrift op 12 februari Natuur.

Ratten rennen

De onderzoekers maten de hersenactiviteit bij ratten terwijl de dieren heen en weer renden op een lineair pad. Ze bewaakten met name een hersengebied dat de hippocampus wordt genoemd en waarvan bekend is dat het belangrijk is voor het geheugen en de navigatie bij zowel ratten als mensen.

Toen de ratten een ronde voltooiden, kregen ze een voedselbeloning. Na het eten, zouden de dieren even pauzeren voordat ze aan een nieuwe ronde beginnen. Uiterlijk leken de ratten tijdens deze rustperioden niet veel te doen. Ze zouden friemelen, verzorgen of stil blijven. De opnames van de hersenen vertelden echter een ander verhaal. In tijden van rust was de hippocampus van een rat een broeinest van activiteit.

Terwijl de knaagdieren de baan op en neer liepen, vuurden hippocampuscellen in bepaalde patronen. Deze volgorde van schieten herhaalde zich toen de dieren rustten, maar in omgekeerde bestellen. De omgekeerde herhalingen werden verschillende keren herhaald; elke herhaling kostte slechts een paar honderd milliseconden.

"In die gecomprimeerde tijd speelt de rat de hele track af van waar hij momenteel helemaal terug is tot het begin", zei David Foster, lid van het Massachusetts Institute of Technology. "Dit resultaat suggereert dat de directe ervaring meerdere malen is gerecapituleerd. De verwerking die plaatsvindt buiten de oorspronkelijke ervaring kan belangrijk zijn om te leren."

Bewegingen openen

De bevinding zou kunnen helpen verklaren hoe ratten iets oplossen dat het 'tijdelijke krediettoewijzingsprobleem' wordt genoemd. En omdat de hippocampus bij ratten en mensen veel van dezelfde functies uitvoert, suggereert de huidige studie dat onze hersenen op dezelfde manier kunnen werken.

Het probleem, een klassiek dilemma in de besluitvormingstheorie, is dit: als een dier een reeks handelingen moet uitvoeren voordat het een beloning kan krijgen, hoe weet het dan welke acties uiteindelijk belangrijk waren en welke niet? Acties uitgevoerd vlak voordat de beloning werd verkregen, zijn gemakkelijk te identificeren als belangrijk, maar hoe zit het met acties die aan het begin van de reeks werden uitgevoerd? Welke daarvan waren belangrijk?

Richard Sutton, een computerwetenschapper aan de Universiteit van Alberta, Canada die niet betrokken was bij het onderzoek, vergelijkt het probleem met het voor het eerst spelen van backgammon.

"Hoe evalueer je de openingszet als je nog niet weet hoe je moet spelen?" hij zei.

Op het gebied van computerwetenschap en kunstmatige intelligentie wordt het tijdelijke krediettoewijzingsprobleem opgelost door de machines te laten werken achterwaarts, gebeurtenissen in omgekeerde volgorde herhalen en meer krediet toekennen aan acties aan het einde van een reeks dan aan het begin.

"Je weet dat de laatste stap het juiste was om te doen, dus je kunt die informatie terugsturen via de reeks acties die werden genomen in de aanloop naar de uiteindelijke toestand," zei Foster in een telefonisch interview.

Als omgekeerd herhaling ook bij mensen plaatsvindt, zou dit kunnen verklaren waarom het urenlang volharden voordat een test niet normaal werkt. De nieuwe bevinding suggereert dat onze hersenen het beste leren wanneer er frequente pauzes zijn tussen de studiesessies; tijdens deze pauzes beoordeelt ons brein onbewust de nieuwe informatie verschillende keren, waardoor het gemakkelijker wordt om je te verbinden aan het geheugen als de tijd daar is.

Hoe reverse replay tot leren leidt

Wetenschappers weten al lang dat de afgifte van het chemische molecuul dopamine een belangrijk onderdeel is van het beloningssysteem van de hersenen. De vrijlating van deze neurotransmitter overstroomt ons met gevoelens van vreugde en motiveert ons om bepaalde activiteiten uit te voeren.

Wanneer deze kennis gepaard gaat met de nieuwe suggestie dat onze hersenen nieuwe ervaringen in omgekeerde volgorde kunnen herhalen, komt er een mogelijk mechanisme voor leren naar voren, aldus Foster.

De onderzoekers veronderstellen het bestaan ​​van een speciaal "waardegebied" van de hersenen waar dopamine-signalen en reverse-replay-signalen worden toegevoerd en in paren worden omgezet. Als het dopamine-signaal er een is dat na verloop van tijd vervalt, wat betekent dat het sterker is aan het begin van de transmissie dan aan het einde, dan kan het volgende gebeuren:

Aangezien een omgekeerd replaysignaal wordt uitgevoerd in het waardegebied van de hersenen, wordt het geassocieerd met het begin van een sterk dopaminesignaal; naarmate de herhaling doorgaat, wordt het dopaminesignaal zwakker. In dit scenario zijn acties die worden genomen aan het begin van een gebeurtenis voor reverse replay belangrijker voor een organisme dan acties die later worden ondernomen.

Tips in de psychologie

Sutton zei dat hij niet verbaasd zou zijn als er zowel in dieren als in machines een reverse replay zou plaatsvinden. In ieder geval, zo zei hij, was dit mechanisme al lang verdacht van vroege psychologische experimenten, zoals de conditioneringsexperimenten van Ivan Pavlov met honden.

"Pavlov luidde de bel en gaf de hond de biefstuk en na een tijdje, belde alleen de bel," Sutton vertelde WordsSideKick.com. "Zo werkte het op de een of andere manier achterwaarts van de biefstuk tot aan de bel."

Foster is het hiermee eens, maar voegde eraan toe dat de huidige studie suggereert dat we treinen van verenigingen veel verder laten teruggaan dan eerder werd gedacht.

"Het neemt de dieren enkele seconden om rond te rennen, dus deze herhaling zou die informatie in verschillende fasen terug kunnen sturen en een lange reeks acties belonen," zei Foster. "Het is die lange reeks die nieuw is."

Het huidige onderzoek keek specifiek naar ruimtelijk leren; echter, bij ratten, en waarschijnlijk ook bij mensen, is de hippocampus ook betrokken bij andere soorten van leren.

"Dus [reverse replay] kan heel goed een mechanisme zijn om met een breed scala aan informatie om te gaan, niet alleen ruimtelijk," zei Foster.

  • Wetenschappers: je leert zonder het te weten
  • Sleutel tot een goed geheugen: voorspel wat u moet onthouden
  • Je gedachten zijn echt verspreid, Study Shows
  • Winter verkwikt Muizen Hersenen


Video Supplement: 209th Knowledge Seekers Workshop - Feb 1, 2018.




Onderzoek


Koffie Kan Het Risico Op Depressie Bij Vrouwen Verminderen
Koffie Kan Het Risico Op Depressie Bij Vrouwen Verminderen

Virtual Reality-Behandeling Verlicht De Phantom Pain Van De Geamputeerde
Virtual Reality-Behandeling Verlicht De Phantom Pain Van De Geamputeerde

Science Nieuws


Kwallen Hebben Een Groot Mengeleffect Op De Oceanen
Kwallen Hebben Een Groot Mengeleffect Op De Oceanen

Waarom De Vulkaanuitbarsting Van Ijsland Zoveel Problemen Veroorzaakte
Waarom De Vulkaanuitbarsting Van Ijsland Zoveel Problemen Veroorzaakte

Wat Is 'S Werelds Grootste Boom?
Wat Is 'S Werelds Grootste Boom?

Reality Check: Genetische Test Om Te Vertellen Hoe Lang Je Zult Leven?
Reality Check: Genetische Test Om Te Vertellen Hoe Lang Je Zult Leven?

De Vrouw Van Koning Toet Kan Begraven Liggen In Een Pas Ontdekte Tombe
De Vrouw Van Koning Toet Kan Begraven Liggen In Een Pas Ontdekte Tombe


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com