Mind Rewind: Brains Run In Reverse

{h1}

Når vi står over for en ny læringsopgave, afspiller vores hjerner begivenheder bagud, ligesom en video på tilbagespoling.

Når vi står over for en ny læringsopgave, afspiller vores hjerner begivenheder i omvendt retning, ligesom en video om tilbagespoling, antyder en ny undersøgelse.

Denne type omvendt gengivelse anvendes også i kunstig intelligensforskning til at hjælpe computere med at træffe beslutninger. Konklusionen kunne forklare, hvorfor vi lærer opgaver lettere, hvis vi tager hyppige studieforløb: pauserne mellem sessioner giver vores hjerne tid til at gennemgå oplysninger.

Resultatet blev detaljeret i en 12 feb online udgave af tidsskriftet Natur.

Løbende rotter

Forskerne målte hjerneaktivitet hos rotter, da dyrene løb frem og tilbage på et lineært spor. Specielt overvåger de en hjerneområde kaldet hippocampus, som er kendt for at være vigtig for hukommelse og navigation i både rotter og mennesker.

Da rotterne afsluttede et skød, fik de en madbelønning. Efter at have spist, ville dyrene holde pause kort før de startede en anden omgang. Udadtil syntes ikke rotterne at gøre meget i disse hvileperioder. De ville fidget, gifte sig eller forblive stille. Hjerneoptagelserne fortalte dog en anden historie. I hvileperioder var en rottehippocampus en hotbed af aktivitet.

Da gnaverne løb op og ned ad sporet, fyrede hippocampale celler i bestemte mønstre. Denne rækkefølge af fyring gentages, når dyrene hvilede, men i bagside bestille. De omvendte replays blev gentaget flere gange; hver gengivelse tog kun et par hundrede millisekunder.

"I den komprimerede tid afspiller rotten hele sporet, hvorfra det for øjeblikket er helt tilbage til begyndelsen," siger studielageren David Foster fra Massachusetts Institute of Technology. "Dette resultat tyder på, at den umiddelbare oplevelse faktisk er rekapituleret flere gange. Behandlingen foregår uden for den oprindelige oplevelse kan være vigtig for at lære."

Åbning bevæger sig

Konklusionen kunne hjælpe med at forklare, hvordan rotter løser noget, der hedder det "midlertidige kreditopgaveproblem". Og fordi hippocampus hos rotter og mennesker udfører mange af de samme funktioner, antyder den nuværende undersøgelse, at vores hjerner måske fungerer på samme måde.

Problemet, et klassisk dilemma i beslutningstakingsteori, er dette: Hvis et dyr skal udføre en række handlinger, før den kan få en belønning, hvordan kan den vide, hvilke handlinger der i sidste ende var vigtige, og hvilke ikke? Handlinger udført lige før belønningen blev opnået er let at identificere som vigtig, men hvad med handlinger udført i begyndelsen af ​​sekvensen? Hvilke af disse var vigtige?

Richard Sutton, computerforsker ved University of Alberta, Canada, som ikke var involveret i undersøgelsen, ligner problemet med at spille backgammon for første gang.

"Hvordan vurderer du åbningsbevægelsen, hvis du ikke ved hvordan du spiller endnu?" han sagde.

Inden for computervidenskab og kunstig intelligens løser det midlertidige kreditopgaveproblem ved at have maskinerne til at fungere baglæns, afspille begivenheder i omvendt og tildele mere kredit til handlinger nær slutningen af ​​en sekvens end til dem i starten.

"Du ved, at det endelige træk var den rigtige ting at gøre, så du kan sende den information tilbage gennem det sæt handlinger, der blev taget op til den endelige stat," sagde Foster i et telefoninterview.

Hvis omvendt gengivelse også finder sted hos mennesker, kan det forklare, hvorfor cramming timer før en test typisk ikke virker. Det nye fund tyder på, at vores hjerner lærer bedst, når der er hyppige pauser mellem studiemøder; Under disse pauser gennemgår vores hjerner ubevidst de nye oplysninger flere gange, hvilket gør det lettere at begå sig til hukommelsen, når tiden kommer.

Hvordan omvendt afspilning fører til læring

Forskere har længe vidst, at frigivelsen af ​​det kemiske molekyle dopamin er en vigtig del af hjernens belønningssystem. Udgivelsen af ​​denne neurotransmitter oversvømmer os med følelser af glæde og motiverer os til at udføre visse aktiviteter.

Når denne viden er parret med det nye forslag om, at vores hjerner kan afspille nye erfaringer i omvendt retning, fremkommer en mulig læringsmekanisme, sagde Foster.

Forskerne hypoteser eksistensen af ​​et særligt "værdiområde" i hjernen, hvor dopamin signaler og reverse-replay-signaler bliver fodret, bliver parret sammen. Hvis dopaminsignalet er et, der falder over tid, hvilket betyder at det er stærkere ved begyndelsen af ​​transmissionen end i slutningen, kan følgende ske:

Som et omvendt genoptagelsessignal udspiller sig i hjernens værdiområde, er det forbundet med begyndelsen af ​​et stærkt dopaminsignal; da afspilningen fortsætter bliver dopaminsignalet svagere. I dette scenario vil handlinger, der er taget i nærheden af ​​begyndelsen af ​​en omvendt afspilningsbegivenhed, være vigtigere for en organisme end handlinger, der træffes senere.

Tips i psykologi

Sutton sagde, at han ikke ville blive overrasket, hvis omvendt gengivelse forekom hos både dyr og maskiner. Hvis han sagde noget, havde denne mekanisme længe været mistænkt for tidlige psykologiske forsøg, som Ivan Pavlovs klassiske konditioneringsforsøg med hunde.

"Pavlov ringede klokken og gav hunden bøf og efter et stykke tid var det bare at belønne klokken," fortæller Sutton. WordsSideKick.com. "Så det fungerede på en eller anden måde bagud fra bøf til klokken."

Foster er enig, men tilføjede, at den nuværende undersøgelse tyder på, at vi gør togforeninger langt længere tilbage end tidligere antaget.

"Det tager dyrene flere sekunder at løbe rundt, så denne gengivelse kunne sende den information tilbage gennem flere faser og belønne en lang række handlinger," siger Foster. "Det er den lange rækkefølge, der er ny."

Den nuværende undersøgelse så specifikt på rumlig læring; Imidlertid er hippocampus også involveret i andre former for læring hos rotter og formentlig hos mennesker.

"Så [omvendt gengivelse] kunne meget vel være en mekanisme til at håndtere en bred vifte af oplysninger, ikke kun rumligt," siger Foster.

  • Forskere: Du lærer uden at vide det
  • Nøglen til en god hukommelse: Forudse hvad du skal huske
  • Dine tanker er virkelig spredt, studere shows
  • Vinter krymper mus hjerner


Video Supplement: Rick and Morty Exquisite Corpse | Rick and Morty | Adult Swim.




Forskning


Kan Burger King 'Nightmare King' Virkelig Give Dig Dårlige Drømme?
Kan Burger King 'Nightmare King' Virkelig Give Dig Dårlige Drømme?

For Meget Alkohol? Drikke Retningslinjer Varierer Fra Land Til Land
For Meget Alkohol? Drikke Retningslinjer Varierer Fra Land Til Land

Videnskab Nyheder


Vortex Gun Brande Elektrisk Opladede Gas Rings Ved 90 Mph
Vortex Gun Brande Elektrisk Opladede Gas Rings Ved 90 Mph

Hvor Sjældne Er Dobbelt Regnbue?
Hvor Sjældne Er Dobbelt Regnbue?

Videnskab Forklarer Øjeblikkelig Attraktion
Videnskab Forklarer Øjeblikkelig Attraktion

Hvor Slutter Din Uanmeldte Bagage Op?
Hvor Slutter Din Uanmeldte Bagage Op?

Sea Creatures True Beauty Revealed I Underwater Photos
Sea Creatures True Beauty Revealed I Underwater Photos


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com