Otak ‘Memutar’ Kenangan untuk Menyelamatkannya Dari Sensasi Baru


Penggunaan pengkodean ortogonal untuk memisahkan dan melindungi informasi di otak telah dilihat sebelumnya. Misalnya, saat monyet bersiap untuk bergerak, aktivitas saraf di korteks motorik mereka mewakili gerakan potensial tetapi melakukannya secara ortogonal untuk menghindari gangguan sinyal yang mengarahkan perintah sebenarnya ke otot.

Namun, sering kali belum jelas bagaimana aktivitas saraf diubah dengan cara ini. Buschman dan Libby ingin menjawab pertanyaan itu untuk apa yang mereka amati di korteks auditori tikus mereka. “Saat saya pertama kali memulai di lab, sulit bagi saya untuk membayangkan bagaimana hal seperti itu bisa terjadi dengan aktivitas penembakan saraf,” kata Libby. Dia ingin “membuka kotak hitam tentang apa yang dilakukan jaringan saraf untuk menciptakan ortogonalitas ini”.

Dalam surat dari tahun 1837 ini, contoh “tulisan silang”, garis-garis tulisan tangan ditulis secara horizontal dan vertikal agar tetap terbaca sambil menghemat kertas. (Penulis surat terkadang melakukan ini untuk meminimalkan biaya perangko.)Atas kebaikan Perpustakaan Umum Boston

Secara eksperimental memilah-milah kemungkinan, mereka mengesampingkan kemungkinan bahwa subset neuron yang berbeda di korteks pendengaran secara independen menangani representasi sensorik dan memori. Sebaliknya, mereka menunjukkan bahwa populasi umum neuron yang sama terlibat, dan bahwa aktivitas neuron dapat dibagi dengan rapi menjadi dua kategori. Beberapa “stabil” dalam perilaku mereka selama representasi sensorik dan memori, sementara neuron “pengalih” lainnya membalik pola respons mereka untuk setiap penggunaan.

Yang mengejutkan para peneliti, kombinasi neuron stabil dan pengalih ini cukup untuk memutar informasi sensorik dan mengubahnya menjadi memori. “Itulah keseluruhan keajaiban,” kata Buschman.

Faktanya, dia dan Libby menggunakan pendekatan pemodelan komputasi untuk menunjukkan bahwa mekanisme ini adalah cara paling efisien untuk membangun representasi ortogonal dari sensasi dan memori: Ini membutuhkan lebih sedikit neuron dan lebih sedikit energi daripada alternatifnya.

Temuan Buschman dan Libby menjadi tren yang muncul dalam ilmu saraf: bahwa populasi neuron, bahkan di daerah sensorik yang lebih rendah, terlibat dalam pengkodean dinamis yang lebih kaya daripada yang diperkirakan sebelumnya. “Bagian-bagian korteks yang berada di bagian bawah rantai makanan ini juga dilengkapi dengan dinamika yang sangat menarik yang mungkin belum benar-benar kita hargai sampai sekarang,” kata Miguel Maravall, ahli saraf di Universitas Sussex yang tidak terlibat dalam penelitian ini. studi baru.

Karya ini dapat membantu mendamaikan dua sisi perdebatan yang sedang berlangsung tentang apakah ingatan jangka pendek dipertahankan melalui representasi yang konstan dan terus-menerus atau melalui kode saraf dinamis yang berubah seiring waktu. Alih-alih turun di satu sisi atau sisi lain, “hasil kami menunjukkan bahwa pada dasarnya keduanya benar,” kata Buschman, dengan neuron stabil mencapai yang pertama dan mengganti neuron yang terakhir. Kombinasi proses berguna karena “sebenarnya membantu mencegah interferensi dan melakukan rotasi ortogonal ini”.

Studi Buschman dan Libby mungkin relevan dalam konteks di luar representasi sensorik. Mereka dan peneliti lain berharap untuk mencari mekanisme rotasi ortogonal ini dalam proses lain: bagaimana otak melacak banyak pikiran atau tujuan sekaligus; dalam bagaimana ia terlibat dalam tugas sambil menangani gangguan; dalam bagaimana itu mewakili keadaan internal; dalam cara mengontrol kognisi, termasuk proses perhatian.

“Saya sangat senang,” kata Buschman. Melihat pekerjaan peneliti lain, “Saya hanya ingat melihat, ada neuron yang stabil, ada neuron yang beralih! Anda melihat mereka di mana-mana sekarang. ”

Libby tertarik dengan implikasi hasil mereka untuk penelitian kecerdasan buatan, terutama dalam desain arsitektur yang berguna untuk jaringan AI yang harus melakukan banyak tugas. “Saya ingin melihat apakah orang-orang yang mengalokasikan neuron dalam jaringan saraf mereka untuk memiliki properti yang stabil dan beralih, bukan hanya properti acak, membantu jaringan mereka dalam beberapa cara,” katanya.

Secara keseluruhan, “konsekuensi dari jenis pengkodean informasi ini akan menjadi sangat penting dan sangat menarik untuk diketahui,” kata Maravall.

Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Majalah Quanta, publikasi independen editorial dari Yayasan Simons yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan mencakup perkembangan penelitian dan tren dalam matematika serta ilmu fisika dan kehidupan.


Lebih Banyak Kisah WIRED Hebat

Diposting oleh : joker123