La lógica de pensamiento. Parte 14: Hippocampus

Esta serie de artículos describe el modelo de ondas del cerebro, es muy diferente de los modelos tradicionales. Es muy recomendable para aquellos que acaba de unirse, se inicia la lectura de la primera parte de la .

La eliminación completa del hipocampo hace que sea imposible para formar nuevos recuerdos demostrado de forma convincente que el caso con el paciente HM Irregularidades en el hipocampo pueden conducir al síndrome de Korsakoff, que también se reduce a la incapacidad para capturar eventos actuales, mientras que preserva la memoria antigua. Todo esto nos convence de que el hipocampo desempeña un papel clave en el mecanismo de la memoria.

Las teorías tradicionales sobre el papel del hipocampo se basan en la analogía del cerebro y un ordenador. En tales hipocampo razonamiento desempeña el papel de "memoria", que es el lugar donde se acumulan nuevos recuerdos. Entonces, como se alega en el sueño, esos recuerdos se transfieren a la zona del cerebro responsable de la memoria de almacenamiento a largo plazo. Aunque los mecanismos de esta transferencia no están claras, pero al menos ayuda a explicar por qué la ruptura de bloques de memoria del hipocampo de la formación del evento.

Nuestro modelo es fundamentalmente diferente de los modelos tradicionales. No vamos sin memoria intermedia en el hipocampo y su posterior copiado. Elementos procedentes de recuerdos, una vez formados, donde siguen siendo adecuados. El hipocampo es por lo tanto simplemente genera un identificador único que combina distribuido espacialmente elementos de memoria corteza. Modelo de onda del cerebro explica cómo este identificador se distribuye por toda la corteza. La presencia de un identificador de este tipo permite la selección de los elementos combinados no juegan ningún pintura abstracta, una imagen concreta de los eventos almacenados.



En 2010 se realizaron experimentos interesantes sobre prótesis hipocampo de rata (Theodore W. Berger, Robert E. Hampson, Dong canción, Anushka Goonawardena, Vasilis Z. Marmarelis, Sam A. Deadwyler, 2011). Los animales experimentales en ambos lados del cerebro en el hipocampo introdujeron microelectrodos, emocionante CA3 y CA1 zona. Después de que las ratas se recuperan de la cirugía, se inició una serie de pruebas.

Las ratas se colocaron en una cámara con dos palancas retráctiles. La prueba consistió en tres fases. En primer nominado al azar una de las palancas. Cuando la rata presiona la palanca, patrón de actividad de las neuronas del hipocampo preseleccionados (muestra etapa) fijo. A continuación, se eliminó la palanca, y una pausa de 1 a 30 segundos una serie y a los demás 60. Entonces las dos palancas de nominados. Cuando se presiona la palanca opuesto al modelo original fue emitida refuerzo en las gotitas de agua forma. Si se produce un error, que es presionado en el mismo brazo que estaba en la etapa de la muestra, seguido castigo - apagar las luces durante 5 segundos. En un gráfico de los resultados es el éxito de los intentos en el tiempo de retardo (figura siguiente).



Mediciones de control de la actividad natural del hipocampo (Theodore W. Berger, Robert E. Hampson, Dong Song, Anushka Goonawardena, Vasilis Z. Marmarelis, Sam A. Deadwyler, 2011) i>

Sobre la base de las señales registradas fue compuesta modelo predictivo que predijo que la señal debe esperar en CA1 dependiendo del CA3 señal. En una serie de experimentos, se añadieron las señales de pronóstico para las señales existentes (figura siguiente).



La adición de señales artificiales (Theodore W. Berger, Robert E. Hampson, Dong canción, Anushka Goonawardena, Vasilis Z. Marmarelis, Sam A. Deadwyler, 2011) i>

Resultados interesantes. Se encontró que un efecto significativo en el resultado es sólo cuando el ajuste de la señal de llevar la etapa de la muestra, es decir, al recordar la imagen original. Imagen de las mismas señales en otros momentos no eran críticos. Por otra parte, la más fuerte era la señal de corrección, mejor era el resultado final.

Los autores del experimento, explican los resultados, basados ​​en el concepto de que el hipocampo está implicado en la codificación de la información actual, y los prepara para la entrada en la memoria. ¿Qué imagen de la actividad observada en el hipocampo, son descripción informativa de los acontecimientos. En consecuencia, el fortalecimiento de la señal de "derecho" mejora los resultados de la memorización.

En nuestro modelo, una explicación de los resultados es algo diferente. Se entiende que el identificador del hipocampo es importante sólo durante la formación de la memoria. Después de la memoria crea el hipocampo no está obligado a jugarlo. El fortalecimiento de la identificación actual del hipocampo tiene un efecto positivo en la fuerza de memorización, pero no es el resultado de una imagen más precisa de la información, sólo recuerdos de la selección actual en el fondo de el resto de la memoria. Si el trabajo normal del cerebro de tal manera para enfatizar todas las memorias, el resultado final será cero.

La serie más interesante de experimentos se ha asociado con la supresión de la actividad intrínseca del hipocampo. Para ello, las ratas son inyecciones regulares a CA3 del hipocampo MK801 drogas. Bloques de operación normales MK801 transmisión sináptica utilizando glutamato. Él entra en los canales iónicos de los receptores NMDA sensibles al glutamato e interrumpe su trabajo.

Área de bloqueo CA3 espera empeoró dramáticamente los resultados. Pero la oferta de señales artificiales, reduciendo el patrón esperado de actividad ha mejorado sensiblemente el número de respuestas correctas (abajo).



La sustitución del hipocampo artificial señal natural (Theodore W. Berger, Robert E. Hampson, Dong Song, Anushka Goonawardena, Vasilis Z. Marmarelis, Sam A. Deadwyler, 2011) i>

Yo no me inclino a interpretar este resultado como una recuperación milagrosa de neuronal describir lo que está sucediendo en el hipocampo y luego escribir esta descripción en la memoria. Especialmente en el experimento se utiliza una matriz con sólo 32 electrodos, de los cuales cerca de la mitad estaban involucrados. Probabilidad de que ocurra al azar generar un identificador que hace posible la formación de la memoria.

Pero no todo es tan sencillo con el hipocampo. Hay varios hechos que con suficiente fuerza desconcertante cuando vimos por primera vez. Desde 1971, John O'Keefe abrió lugar en las células del hipocampo (O'Keefe J., Dostrovsky J., 1971). Estas células responden como un navegador interno. Si la rata se coloca en un pasillo largo, entonces la actividad de las células puede determinarse con precisión decir que el lugar en el que se encuentra. Por otra parte, la reacción de estas células no depende de cómo llegó a este lugar.

En 2005, en el hipocampo se encontraron neuronas que codifican posición en el espacio, formando algo así como una cuadrícula (enmangamiento T., Fyhn M., S. Molden, Moser MB, Moser IE, 2005).

En 2011, se encontró que en el hipocampo tienen células que se encuentran en un determinado intervalo de tiempo de codificación manera. Su actividad forma una patrones rítmicos, incluso si no ocurre nada más alrededor (Christopher J. MacDonald, Kyle P. Lepage, Uri T. Edén, Howard Eichenbaum, 2011).

De todos estos hechos, la conclusión es que el hipocampo es responsable de la codificación de nuestra situación, tanto en tiempo como en el espacio. En este caso, el hipocampo es como un soldado, por lo que es natural "cavar la cerca y antes de la cena." Hippocampus combina la navegación espacial y cronológico, que, por cierto, tienen mucho en común. Así como nuestro viaje en el espacio viene de hito a hito y pasa el tiempo de viaje de una etiqueta a otra cronológicamente.

Anteriormente hemos argumentado que el hipocampo genera identificadores únicos de los recuerdos. ¿Cómo funciona esta característica que no pierde de vista el hipocampo nuestro coordenadas espacio-temporales? Por supuesto, podemos asumir que el hipocampo tiene una doble función, participando en dos procesos independientes. Pero es más lógico suponer que se trata de dos caras de la misma moneda.

¿Cómo identificamos la información a todos? Usando Google, hacemos una investigación, que consiste en un conjunto de palabras que define el significado de nuestra búsqueda. Dada una lista de resultados, podemos perfeccionarlo mediante la introducción de restricciones a la fecha o por la geografía.

Creación de una biblioteca de imágenes, marcamos la fecha de sus fotos y crear lugares con etiquetas geográficas en que se realizan. A continuación se describe quién o qué está impreso en ellas.

Colocación de archivos en su ordenador, especificamos la creación y la ruta del archivo. El nombre del archivo, podemos describir brevemente su contenido.

Resulta que el más identificar diferentes cosas, usamos un lado, características de la descripción de su significado, y, por otra parte, las coordenadas en el espacio y el tiempo como las características universales de cualquier fenómeno. Posteriormente Dicha identificación se demostró muy conveniente y útil no sólo como una etiqueta única, sino también como una herramienta de búsqueda. Podemos suponer que la naturaleza y se fue de la misma manera.

Es decir, la creación de un identificador único para el evento, el hipocampo tiene sentido no sólo generar un código aleatorio y lo distribuirá a lo largo de la corteza y dejarán en las características espacio-temporales de código como el más adecuado para todas las ocasiones. Tal descripción espacio-tiempo en sí es bastante único como una combinación de varios factores. Basta con añadir a la misma un pequeño apéndice y el identificador aleatorio resultante será identificar de forma exclusiva el evento.

Esta identificación es mucho más potente en sus capacidades que sólo una clave única para cada memoria. Existe la posibilidad de diversas asociaciones adicionales. Pero lo más importante, es posible codificar descripciones complejas, considere cómo van las cosas y en el tiempo y el espacio. Pero hablar de eso será más adelante.

Suponiendo que el identificador del hipocampo en realidad codifica coordenadas espacio-temporal, resulta que el hipocampo, en primer lugar, tiene la capacidad de interactuar con la corteza de manera que sea capaz de ser entrenado para reconocer posición similar en el espacio y el tiempo. En segundo lugar, con el fin de distribuir sus ID en todo el espacio de la corteza, el hipocampo deben formar de ellos un número finito de piezas únicas. Esto se deriva del hecho de que la corteza debe ser pre-entrenado para distribuir todo "alfabeto" hipocampo utilizado. Nuevos identificadores deben ser formados no "desde cero", sino como una combinación de elementos conocidos. En principio, estos requisitos, no es gran cosa, que corresponde a la forma en que las descripciones de frases en lenguaje natural se construyen a partir de un conjunto finito de letras.

Referencias

Continuación

Partes anteriores:
Parte 1. Neurona
Parte 2. Factores
Parte 3: Perceptrón, red de convolución
actividad Parte 4. Antecedentes
Parte 5. Las ondas cerebrales
Parte 6. proyecciones del sistema
Parte 7:
Persona-Ordenador Interfaz Parte 8: Asignación de los factores en las redes onda
Parte 9 patrones de detectores neuronales. Proyección posterior
Parte 10: la auto-organización espacial
Parte 11. redes neuronales dinámicas. Asociatividad
Parte 12. Huellas de la Memoria
Parte 13. Memoria Asociativa

Alex Redozubov (2014)

Fuente: habrahabr.ru/post/216409/