Népszerű Bejegyzések
Tudja meg, hogyan hoz létre az agy új emlékeket, megőrizve a régit
A tudósok kifejlesztettek egy új matematikai modellt, amely segít megmagyarázni, hogy az emberi agy biológiai összetettsége hogyan teszi lehetővé új emlékek lerakását anélkül, hogy eltörölné a régieket.
Az emberi agyi folyamatok annyira bonyolultak, hogy a tudósok matematikai modelleket dolgoztak ki annak teljes megértése érdekében. (Forrás: Pixabay) Egy új tanulmány megmutatja, hogyan állít elő agyunk új emlékeket, anélkül, hogy törölné a régebbi emlékeket.
A Columbia tudósai kifejlesztettek egy új matematikai modellt, amely segít megmagyarázni, hogy az emberi agy biológiai összetettsége hogyan teszi lehetővé új emlékek lerakását anélkül, hogy eltörölné a régieket, és szemlélteti, hogy az agy évekig, évtizedekig vagy akár egy életen át megőrzi az emlékek hűségét.
zöld zöldségek képek és nevek
Ez a modell segíthet az idegtudósoknak a memória célzottabb tanulmányainak megtervezésében, és ösztönözheti a neuromorf hardver, az emberi agy által inspirált, hatékony számítási rendszerek fejlődését.
Az agy folyamatosan fogadja, rendszerezi és tárolja az emlékeket. Ezek a folyamatok, amelyeket számtalan kísérlet során tanulmányoztak, annyira bonyolultak, hogy a tudósok matematikai modelleket dolgoztak ki annak érdekében, hogy teljes mértékben megértsék azokat - mondta Stefano Fusi, a lap vezető szerzője. Az általunk kifejlesztett modell végül megmagyarázza, hogy miért olyan bonyolult a memória biológiája és kémiája, és ez a komplexitás hogyan mozgatja az agy emlékezési képességét.
Az emlékeket széles körben úgy vélik, hogy szinapszisokban, apró szerkezetekben tárolják az idegsejtek felszínén. Ezek a szinapszisok csatornaként működnek, és továbbítják az elektromos impulzusokba helyezett információkat, amelyek rendszerint a neuronról a neuronra jutnak. A legkorábbi memóriamodellekben a szinapszisokon áthaladó elektromos jelek erősségét a sztereó hangerő -szabályozó gombjához hasonlították; tárcsázott, hogy növelje (vagy lefelé csökkentse) a neuronok közötti kapcsolat erősségét. Ez lehetővé tette az emlékek kialakulását.
Ezek a modellek rendkívül jól működtek, mivel óriási memóriakapacitást jelentettek. De érdekes dilemmát is felvetettek.
különböző sajtfajták listája
A probléma a szinapszisok működésének egyszerű, tárcsaszerű modelljével az volt, hogy feltételezték, hogy erejük korlátlanul tárcsázható vagy csökkenthető-mondta Dr. Fusi, hozzátéve: De a való világban ez nem fordulhat elő. Függetlenül attól, hogy a hangerő -szabályozó egy sztereó, vagy bármilyen biológiai rendszer, fizikai korlátnak kell lennie, hogy mennyit tud forogni.
Amikor ezeket a korlátokat megszabták, e modellek memóriakapacitása összeomlott.
Tehát Dr. Fusi, a Zuckerman Intézet kutatójával, Larry Abbot -val együttműködve alternatívát ajánlott fel, minden szinapszis összetettebb, mint egy tárcsa, és inkább több tárcsával rendelkező rendszerként kell leírni.
2005 -ben Dr. Fusi és Abbott kutatást publikáltak, amely megmagyarázza ezt az elképzelést. Leírták, hogy a szinapszison belül a különböző tárcsák hogyan működhetnek együtt, hogy új emlékeket hozzanak létre, miközben megvédik a régieket. De még ez a modell is, a szerzők később rájöttek, elmaradt attól, amiről azt hitték, hogy az agy, különösen az emberi agy elbír.
Rájöttünk, hogy a különböző szinaptikus komponensek vagy tárcsák nemcsak különböző időpontokban működnek, hanem valószínűleg kommunikálnak is egymással - mondta Marcus Benna, a mai Nature Neuroscience cikk első szerzője. Miután hozzáadtuk a komponensek közötti kommunikációt a modellünkhöz, a tárolókapacitás óriási tényezővel nőtt, és sokkal inkább reprezentálja az élő agyban elért eredményeket.
Nézze meg, mi más hír.
Dr. Benna ennek az új modellnek az alkatrészeit a csövek sorozatával egymáshoz csatlakoztatott főzőpohárrendszerhez hasonlította.
Egymásba kapcsolt főzőpohár -készletben, amelyek mindegyike különböző mennyiségű vízzel van feltöltve, a folyadék hajlamos lesz közöttük úgy áramlani, hogy a vízszint kiegyenlítődik. Modellünkben a főzőpoharak egy szinapszison belül a különböző alkatrészeket képviselik - magyarázta Dr. Benna. Folyadék hozzáadása az egyik főzőpohárhoz vagy annak eltávolítása az új emlékek kódolását jelenti. Idővel a keletkező folyadékáram diffundálni fog a többi főzőpohárban, ami az emlékek hosszú távú tárolásának felel meg.
Mindkét kutató reméli, hogy ez a munka segíthet a neurológusoknak a laboratóriumban, mivel elméleti keretként szolgál a jövőbeli kísérletekhez, és végül az agy teljesebb és részletesebb jellemzéséhez vezet.
hogyan lehet azonosítani a fákat levelek alapján
Noha a memória szinaptikus alapja jól elfogadott, nem kis részben a Nobel -díjas és a Zuckerman Intézet társigazgatója, Dr. Eric Kandel munkája miatt rendkívül nehéz volt annak tisztázása, hogy a szinapszisok hogyan támogatják az emlékeket sok éven át, degradáció nélkül, mondta Dr. Abbott. Dr. Benna és Fusi útmutatóként szolgálhat a szinapszis molekuláris összetettségét kutató kutatók számára.
Ennek a modellnek a technológiai vonatkozásai is ígéretesek. Dr. Fusit régóta érdekli a neuromorf hardver, a számítógépek, amelyeket egy biológiai agy utánozására terveztek.
hűvös növényeket termeszthet a szobájában
Ma a neuromorf hardvert korlátozza a memóriakapacitás, amely katasztrofálisan alacsony lehet, ha ezeket a rendszereket önálló tanulásra tervezték - mondta Dr. Fusi. A szinaptikus memória jobb modelljének létrehozása segíthet megoldani ezt a problémát, felgyorsítva az elektronikus eszközök fejlesztését. kompakt és energiatakarékos, és ugyanolyan erős, mint az emberi agy.
Ez a cikk, A szinaptikus memória konszolidáció számítási elvei címmel, a Nature Neuroscience online folyóiratban jelenik meg.