Egy új tanulmány szerint az agykéreg képes előre jelezni a jövőt

Az agykéreg és a jövő előrejelzése – új kutatás tárja fel az agy prediktív képességeit.

Egy új tanulmány szerint az agykéreg képes előre jelezni a jövőt azáltal, hogy észleli az új ingereket és rövid távú memória-nyomokat, úgynevezett „visszhangokat” hoz létre. A jelenséget ideghálózati modellezéssel is igazolták, és kulcsszerepet játszik az érzékelésben és a tanulásban.

A kutatást a Neuron tudományos folyóiratban publikálták, vezetője Yuriy Shymkiv, a Columbia Egyetem professzora, Rafael Yuste laboratóriumának posztdoktori kutatója volt.

Az agykéreg: az előrejelzés mestere

Az agykéreg az emlősök agyának legnagyobb része, és számos létfontosságú kognitív funkcióért felelős, beleértve az érzékelést, a gondolkodást, a memória tárolását és a döntéshozatalt. Egyes tudósok szerint az agykéreg legfontosabb funkciója az, hogy az új érzékszervi információkat feldolgozva képes előre jelezni a jövőbeni eseményeket.

A friss kutatás most bizonyítékot szolgáltat erre az elméletre.

„Felfedeztük, hogy az agykéreg úgy működik, mint egy memória-gép: kódolja az új tapasztalatokat, és előre jelzi a közeljövőt” – magyarázta Shymkiv.

„Ez a tanulmány mélyebb betekintést nyújt az agykéreg működésébe, valamint olyan betegségekbe, mint például a skizofrénia, ahol az agykéreg hibásan működik” – tette hozzá Yuste.

A kutatók szerint az agykéreg folyamatosan újdonságokat keres, vagyis összehasonlítja az elvárásokat a valós tapasztalatokkal. Ha eltérés van a két dolog között, az agy frissíti az előrejelzéseit. Ez az alapja az érzékelés és a tanulás fejlődésének.

Hogyan reagál az agy az új ingerekre?

A kutatócsoport kísérlete során egereket vizsgáltak, és különböző hangmagasságú hangokat játszottak le nekik. Az agykéreg hallókérgének aktivitását követve azt figyelték meg, hogy a neuronok nemcsak az egyes hangokra reagáltak, hanem azok újdonságértékére is.

A legérdekesebb felfedezés az volt, hogy minden hang egy rövid ideig tartó „neurális visszhangot” hagyott maga után, amely nyomon követte a hallott hangokat és rövid távú memóriát alkotott belőlük.

Ezek a visszhangok segítettek a cortexnek abban, hogy kiemelten kezelje az új ingereket, így az új információkra adott reakciók sokkal erőteljesebbé váltak.

Hogyan működik az előrejelzés?

A kutatók egy neurális hálózati modellt hoztak létre, amely az egerek hallókérgének működését szimulálta. A modell kimutatta, hogy a neurális visszhangok nem csupán az érzékszervi ingerek nyomon követésére szolgálnak, hanem a környezet változásait is érzékelik és tárolják.

A kutatók szerint az agykéreg neurális hálózataiban a neuronok közötti kapcsolatok természetüknél fogva úgy épülnek fel, hogy az újdonságérzékelés automatikusan megjelenjen a rendszer működésében.

„Ez hatalmas előrelépés annak megértésében, hogy az agy milyen jól érzékeli az újdonságokat” – mondta Yuste. „Ez az elmélet John Hopfield munkájára épül, aki nemrégiben Nobel-díjat kapott a neurális hálózatok modellezéséért és a mesterséges intelligencia megalapozásáért.”

Kapcsolat a skizofréniával és más betegségekkel

A kutatás eredményei fontos következményekkel járhatnak a skizofrénia és más neurológiai rendellenességek megértésében.

Korábban ismert volt, hogy a skizofréniában szenvedő betegek nehezen különböztetik meg az új információkat a régiektől, de a tudósok ezt eddig egyedi neuronok hibás működésével próbálták magyarázni. A mostani tanulmány viszont rámutatott arra, hogy az újdonságérzékelés nem az egyes neuronok szintjén, hanem az egész neurális hálózat szintjén zajlik.

„Nagyon izgatottak vagyunk, mert ezek az eredmények nemcsak az agykéreg működésének mélyebb megértését teszik lehetővé, hanem olyan esetekben is segíthetnek, ahol ezek a folyamatok nem működnek megfelelően – és talán utat nyitnak a helyreállításukra is” – zárta gondolatait Yuste.

Ez a kutatás egy lépéssel közelebb vihet minket annak megértéséhez, hogy hogyan tanulunk és hogyan dolgozzuk fel a környezetünkben zajló változásokat. Ha az agykéreg valóban egy „előrejelző gépként” működik, az nemcsak az emberi intelligencia egyik alapvető mechanizmusát tárja fel, hanem hozzájárulhat olyan betegségek kezeléséhez is, ahol ez a folyamat sérül.

facebook:

0 Komment