Логіка мислення. Частина 14. hippocampus

Ця серія статей описує хвильовий візерунок мозку, що істотно відрізняється від традиційних моделей. Я дуже рекомендую, щоб ті, хто тільки приєднався до читання першої частини.

Повне видалення hippocampus не дозволяє формувати нові спогади, як продемонстровано справу H.M. Порушення в hippocampus може призвести до синдрому Корсакова, який також відкидається до нездатності запису поточних подій при збереженні старої пам'яті. Це говорить про те, що hippocampus грає ключову роль в пам'яті.

Традиційні теорії про роль стегна базуються на аналогії головного мозку і комп'ютера. У такому випадку hippocampus присвоєно роль «оперативної пам'яті», тобто місце, де накопичуються нові спогади. Тоді, ймовірно, уві сні, ці спогади переносять на райони мозку, відповідальні за зберігання довгострокової пам'яті. Незважаючи на те, що механізми цієї передачі незнімні, принаймні це допомагає пояснити, чому формування пам'яті проривів hippocampal.

Наша модель принципово відрізняється від традиційних моделей. Ми не маємо ніякої пам'яті буферизації в hippocampus, а потім копіювання. Елементи, які утворюють спогади, відразу утворюються, де вони належать. hippocampus просто створює єдиний ідентифікатор, який поєднує елементи пам'яті, розподілені по всій площі кори. Хвиля модель як працює мозок пояснює, як цей ідентифікатор поширюється по всій кори. Наявність такого ідентифікатора дозволяє, вибираючи елементи, поєднані ним, щоб відтворювати не абстрактну картину, але конкретний образ запам'ятовується події.



У 2010 році на протезах hippocampus щура (Theodore W. Berger, Роберт Е. Хампсон, Донг Пісня, Анушка Гононавардена, Василіс З. Мармарелі, Сам А. Мередес, 2011). У експериментальних тваринах з двох сторін головного мозку, мікроелектродні масиви були введені в hippocampus, захоплюючи райони CA3 і CA1. Після відновлення щурів з операції почався цикл випробувань.

щур поміщається в камеру з двома висувними важільми. Тест мав три етапи. Спочатку одним з важіль було випадково вислано. При натисканні щура цей важіль, було записано візерунок активності попередньо виділених нейронів hippocampal (sample Stage). Потім було вилучено важіль, і було пауза 1 до 30 секунд в деяких рядках і до 60 в інших. Після цього натягували обидва важелі. При натисканні важеля навпроти оригінального зразка армування видано у вигляді краплі води. У разі помилки, тобто натискання того ж важеля, який був на стадії зразка, після чого покарання - відключення вогнів на 5 секунд. Як наслідок, успіх спроб був віднесений на час затримки (рис. нижче).



Контрольні вимірювання в природній діяльності hippocampus (Theodore W. Berger, Роберт Е. Hampson, Донг Пісні, Анушка Гононавардена, Василіс З. Мармареліс, Сам А. Мерведлер, 2011)

На основі записаних сигналів була складена передбачувана модель, яка прогнозувала, що сигнал очікується на CA1 в залежності від сигналу на CA3. У ряді експериментів були додані сигнали прогнозування (рис. нижче).



Додавання штучних сигналів (Theodore W. Бергер, Роберт Е. Хампсон, Донг Пісні, Анушка Гоонаудена, Василіс З. Мармареліс, Сам А. Мерведлер, 2011)

Цікавий результат. Виявилося, що значний вплив на результат тільки при налаштуванні сигналу на етапі презентації зразка, тобто при запам'ятовуванні оригінального образу. Патерн сигналів в інших моментах не був принциповим. Чим сильніше правильний сигнал, тим краще результат був.

Авторами експерименту, роз'яснюючи результат, приступають від ідеї, що hippocampus займається кодуванням поточної інформації, готуючи її для запису пам'яті. Які візерунки, що спостерігаються в hippocampus, здійснюють інформаційний опис того, що відбувається. Відповідно, посилення сигналу «коррект» сприяє поліпшенню результатів запам’ятовування.

У нашій моделі роз’яснення отриманих результатів дещо відрізняється. Зрозуміло, що ідентифікатор hippocampal важливий тільки в момент формування пам'яті. Після створення пам'яті hippocampus не потрібно його відтворити. Зміцнення поточного hippocampal ідентифікатора позитивно впливає на міцність пам'яті, але це не результат створення чіткої інформаційної картини, але просто висвітлення поточного пам'яті на тлі іншої пам'яті. Якщо нормальний мозок підкреслює всі спогади, результат буде нульовим.

Найцікавіше серія експериментів пов'язана з придушенням власної діяльності стегна. Для цього щури дали регулярні ін'єкції в КА3 область стегна МК801. MK801 блокує нормальну синоптичну передачу за допомогою глутамату. Проникає в іонні канали рецепторів НМДА, чутливих до глутамату і порушує свою роботу.

Блокада сайту CA3 різко погіршила результати. Але доставка штучних сигналів, що відновлюють очікуваний візерунок діяльності, значно покращили кількість правильних відповідей (рис. нижче).

р.

Заміна природного hippocampal сигналу зі штучним (Theodore W. Berger, Роберт Е. Хампсон, Донг Пісні, Анушка Гононавардена, Василіс З. Мармарелі, Сам А. Мерведлер, 2011)

Я не схильний до інтерпретації цього результату, як дивно реконструкція нейронного опису того, що відбувається в hippocampus, а потім писати його в пам'ять. Крім того, експеримент використовується матриця з лише 32 електродів, з яких близько половини брали участь. Імовірно, створено випадковому ідентифікатору, що дозволило формувати пам'ять.

Але це не так просто з тапокампусом. У першій зустрічі є кілька фактів, які досить нечітки. У 1971 році Джон О'Кефе відкрив свої клітинки в hippocampus (O'Keefe J., Достровський J., 1971). Ці клітини реагують як внутрішній навігатор. Якщо щур розміщується в довгому коридорі, то активність певних клітин може розповісти саме там, де він знаходиться. І реакція цих клітин не буде залежати від того, як він потрапив до цього місця.

У 2005 році в hippocampus знайдено позицію кодування нейронів у космосі, утворюючи щось схоже на координатну сітку (Hafting T., Fyhn M., Molden S., Moser M.B., Moser E.I., 2005).

У 2011 році виявилося, що є клітинки в hippocampus, які зашифрують часові інтервали в певній мірі. Їхня активність формує ритмічні візерунки, навіть якщо нічого іншого відбувається навколо них (Christopher J. MacDonald, Kyle Q. Lepage, Uri T. Eden, Howard Eichenbaum, 2011).

З усіх цих фактів, hippocampus несе відповідальність за кодування нашої позиції, як в часі, так і в космосі. У цьому випадку hippocampus є як солдат, для якого досить природно копати з паркану на обід. hippocampus поєднує в собі просторову і хронологічну навігацію, яка, по суті, має багато спільного. Так само, як і наша подорож через простір переходить з пам'ятки до пам'ятки, тому час подорожі йде від однієї хронологічної позначки до іншої.

Ми раніше стверджуємо, що hippocampus формує унікальні ідентифікатори для спогадів. Як ця функція відноситься до стеження hippocampus нашого просторового часу? hippocampus має подвійну функцію, яка бере участь у двох незалежних процесах. Але це більш логічно припустити, що ми маємо справу з двома сторонами тієї ж монети.

Як визначити інформацію в цілому? Використовуючи Google, ми створюємо запит, що складається з набору слів, що визначає значення нашого пошуку. Після того, як у нас є список результатів, ми можемо потім відредагувати його шляхом введення дати або обмеження географії.

При створенні бібліотеки зображень ми позначаємо фотографії з датою їх створення та геотегів місця, де вони були взяті. Далі ми описуємо, хто або що записано на них.

При розміщенні файлів на комп'ютері ми вказуємо час створення і шлях до файлу. Назва файлу коротко описує його зміст.

Виявляється, що виявляючи різні речі, ми використовуємо, з одного боку, ознаки, що описують своє значення, а, з іншого боку, координати простору і часу, як універсальні ознаки будь-якого явища. Таку ідентифікацію пізніше виходить досить зручно і корисно не тільки як унікальний етикеток, але і як інструмент пошуку. Ми можемо припустити, що природа взяла подібну доріжку.

Це, створивши унікальний ідентифікатор події, hippocampus має сенс не тільки генерувати випадковий код і розподілити його по всій корі, але, щоб укладати в цьому коді функції, як найбільш підходящі для всіх випадків життя. Такий просторово-часовий опис у себе досить унікальний, як поєднання різних чинників. Досить додати до неї невелику випадкову підвіску і отриманий ідентифікатор, буде чітко вказувати конкретний захід.

Ця ідентифікація набагато більш потужна, ніж просто унікальний ключ для кожної пам'яті. Можливі різні додаткові асоціації. Але найголовніше можна зашифрувати комплексні описи, які враховують, як розвиваються події одночасно і простір. Але ми будемо говорити про це трохи пізніше.

Якщо ми припустимо, що ідентифікатор hippocampal зашифрує координати космічного часу, то виходить, що hippocampus, перш за все, має можливість взаємодіяти з корою таким чином, щоб мати можливість навчитися розпізнати подібні позиції в космосі і часі. По-друге, щоб поширити свої ідентифікатори по всій корі, hippocampus повинен формувати їх зі скінченної кількості унікальних фрагментів. Цей стебла від того, що кора повинна бути попередньо підготовлена для поширення всіх "альфабет" використовується hippocampus. Нові ідентифікатори не повинні бути створені з нуля, але як комбінації вже відомих елементів. В принципі ці вимоги не ускладнюються, це відповідає способу в описах природної мови, всі фрази будуються з скінченного набору літер.

Література використана

Продовження

Попередні частини:
Частина 1. нейрон
Зареєструватися 2. Фактори
Частина 3. Перцептрон, забруднені мережі
Частина 4. Підземна активність
Частина 5. Брайн хвилі
Частина 6. Система проекції
Частина 7. Інтерфейс користувача
Частина 8. Ізоляція чинників в хвилях мереж
Зареєструватися 9. Нейрон-детекторні візерунки. Зворотна проекція
Частина 10. Просторова самоорганізація
Частина 11. Динаміка нейромереж. Асоціативність
Частина 12. Сліди пам'яті
Частина 13. Асоціативна пам'ять

Олексій Редозув (2014)

Джерело: habrahabr.ru/post/216409/