Mechanizm organizowania wspomnień - nowe odkrycie

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, wykorzystując eksperymenty i analizy danych oparte na głębokim uczeniu maszynowym, odkryli fundamentalne działanie regionu hipokampa w mózgu, który jest odpowiedzialny za organizowanie wspomnień w sekwencje czasowe. Prace badaczy mogą być podstawą do przyszłych badań nad różnymi zaburzeniami poznawczymi, w tym chorobą Alzheimera.

Nasz mózg dość dobrze rejestruje, kiedy pojawiają się określone doświadczenia lub zdarzenia. Ta zdolność pomaga nam funkcjonować w codziennym życiu, ale przed tym badaniem nie mieliśmy jasnego pojęcia o mechanizmach neuronalnych stojących za tymi procesami - stwierdził jeden z autorów badania, profesor neurobiologii Norbert J. Fortin.

W tym przypadku, dzięki połączeniu technik zapisu elektrofizjologicznego ze statystyczną analizą ogromnej liczby zbiorów danych, naukowcy z wyróżnionego wyżej uniwersytetu odkryli dowody odnoszące się do działania kodującego sieci hipokampa oraz jego zdolności do zachowania progresji doświadczeń i wspomnień, wspomagających jednocześnie umiejętność podejmowanie decyzji.

Projekt badawczy był realizowany przez ponad 3 lata. Obejmował wiele faz eksperymentalnych. Naukowcy (m.in.) monitorowali aktywację neuronów w mózgach szczurów, które uczestniczyły w serii testów opartych na identyfikacji zapachów. Za pomocą pomiarów aktywności i braku aktywności neuronalnej wydobyli dynamiczny obraz funkcjonowania mózgu gryzoni. Badacze poparli swoje wyniki technikami uczenia maszynowego.

Wówczas zauważono, że kiedy neurony kodują informacje, takie jak wspomnienia, naukowcy są w stanie wychwycić wzór impulsowej aktywności we wszystkich zarejestrowanych neuronach. Odkryto, że wzorce neuronowe można traktować jako obrazy, dzięki czemu przeanalizowano dane za pośrednictwem splotowej sieci neuronowej. Z kolei opracowane metody mogą stanowić bazę dla przyszłych badań nad zaburzeniami poznawczymi, ze szczególnym uwzględnieniem lepszego zrozumienia choroby Alzheimera, jak twierdzą badacze.

Źródła: Science Daily/ B. Shahbaba, L. Li, F. Agostinelli, M. Saraf, K. W. Cooper, D. Haghverdian, G. A. Elias, P. Baldi, N. J. Fortin, Hippocampal esembles represent sequential relationships among an extended sequence of nonspatial events, „Nature Communications” 2022, nr 13 (1), doi.: 10.1038s41467-022-28057-6.