Studiul șobolanilor găsește repetarea mentală a experiențelor anterioare critice pentru învățare

Reluarea mentală a experiențelor anterioare în timp ce este treaz este esențială pentru a face alegeri în cunoștință de cauză, sugerează un nou studiu folosind șobolani.

Finanțați de Institutele Naționale de Sănătate, cercetătorii au blocat învățarea și acționarea asupra - experiențelor din trecut prin suprimarea selectivă a reluării, codificate ca explozii de două secunde de activitate neuronală în centrele de memorie ale șobolanilor care efectuează o sarcină labirint.

„Se pare că aceste explozii de tip electric în hipocampus ne permit să ne gândim la posibilitățile viitoare pe baza experiențelor din trecut și să decidem ce să facem”, a spus Loren Frank, Ph.D., de la Universitatea din California, San Francisco, care a menționat că „modele similare de activitate a hipocampului au fost detectate la oameni în situații similare”.

Frank și colegii săi descoperiseră în studii anterioare că activitatea ritmică a hipocampului coincide cu reluarea mentală a experiențelor trecute în timpul pauzelor în activitatea șobolanilor. Se știe că același semnal în timpul somnului ajută la consolidarea amintirilor, astfel încât cercetătorii au emis ipoteza că aceste stări de undă trează sunt necesare pentru luarea deciziilor ghidate de memorie.

Pentru a testa acest lucru în studiul actual, au suprimat selectiv activitatea de ondulare fără a perturba alte funcții, în timp ce monitorizează orice efecte asupra performanței animalelor într-o sarcină de labirint.

Cercetătorii au descoperit că neuronii individuali din anumite zone ale hipocampului devin asociați cu un anumit loc. Aceste celule de loc trag atunci când animalul se află în acel loc sau - se dovedește - doar redă mental experiența de a fi în acel loc.

În cel mai recent experiment, șobolanul a trebuit să-și amintească care dintre cele două brațe exterioare ale unui labirint în formă de W a vizitat-o ​​anterior și a alternat între ele, vizitând brațul opus după ce a vizitat mai întâi brațul central, pentru a câștiga o recompensă. Activitatea de ondulare apare atunci când șobolanii sunt inactivi în timpul pauzelor dintre studii, au spus cercetătorii.

Plasați celulele asociate cu focul labirintului în succesiune rapidă și în sincronie cu alți neuroni din vecinătate. Același loc în care celulele trag în aceeași secvență ca atunci când șobolanul a intrat prima dată prin labirint, sugerând că șobolanul redă mental experiența anterioară, dar pe o scară de timp mult mai rapidă, au spus cercetătorii.

Un sistem automat de feedback a oprit declanșarea celulei, prin stimulare electrică ușoară, ori de câte ori a detectat activitate de ondulare, ceea ce a împiedicat, de asemenea, redarea memoriei labirintului. Fără beneficiul reluării mentale, performanțele șobolanilor în sarcina labirintului s-au deteriorat, relatează cercetătorii.

Deficiența se afla în memoria spațială de lucru a animalelor - capacitatea lor de a lega experiența trecută imediată și anterioară de recompensă. Această abilitate a fost necesară pentru a decide corect ce braț exterior să viziteze după ieșirea din brațul central în timpul încercărilor de ieșire, a explicat Frank.

Cercetătorii propun ca reluarea trezită în hipocampus să ofere informații despre locațiile anterioare și opțiunile viitoare către centrul executiv al creierului, cortexul prefrontal, care învață regula alternanței și o aplică pentru a ghida comportamentul.

Chiar dacă reluarea la șobolani durează doar o fracțiune de secundă, Frank a remarcat că acestea nu sunt spre deosebire de propria noastră experiență a amintirilor, care au tendința de a comprima evenimentele de lungă durată în cele mai importante momente din ceea ce ni s-a întâmplat.

„Credem că creierul folosește aceleași explozii de tip ondulație pentru multe lucruri”, a spus el. „Îi folosește pentru recuperarea amintirilor, explorarea posibilităților - visarea de zi - și pentru întărirea amintirilor."

Sursa: National Institutes of Health