Nowe badania ujawniają, że kodowanie pamięci mózgu może ulepszyć sztuczną inteligencję, terapie pamięci i narzędzia do nauki

Nowy artykuł badawczy zatytułowany Ludzkie neurony hipokampa i kory śródwęchowej kodują czasową strukturę doświadczenia bada, w jaki sposób nasze mózgi organizują wspomnienia poprzez identyfikowanie wzorców w czasie, nawet jeśli nie jesteśmy ich świadomi. Badanie koncentrowało się w szczególności na neuronach w hipokampie i korze śródwęchowej, dwóch kluczowych obszarach mózgu zaangażowanych w pamięć i uczenie się.

W tym badaniu naukowcy monitorowali aktywność mózgu u 17 pacjentów cierpiących na padaczkę, którym wszczepiono elektrody wewnątrzczaszkowe - małe urządzenia umieszczone wewnątrz mózgu w celu monitorowania jego aktywności elektrycznej. Pozwoliło to naukowcom bezpośrednio obserwować, jak zachowują się neurony, gdy ludzie są narażeni na wzorce lub sekwencje zdarzeń. Na potrzeby tego eksperymentu pacjentom pokazano około 120 obrazów ludzi, zwierząt, przedmiotów i punktów orientacyjnych w ciągu 40 minut - również w określonej kolejności. Naukowcy przeanalizowali, w jaki sposób neurony w hipokampie (części mózgu, która pomaga przechowywać i odzyskiwać wspomnienia) i korze śródwęchowej (regionie, który komunikuje się z hipokampem w celu przetwarzania zarówno czasu, jak i przestrzeni) reagowały na te obrazy.

Jednym z głównych odkryć było to, że neurony powoli, ale stale zmieniały swoją aktywność, gdy pacjenci byli narażeni na te wzory obrazów, nawet jeśli uczestnikom nie powiedziano o wzorze. Neurony kodowały, czym były obrazy (informacje "co") i w jakiej kolejności się pojawiały (informacje "kiedy"). Tworzyło to reprezentację tej samej sekwencji/wzoru, proces znany jako kodowanie sekwencji czasowych - zasadniczo w jaki sposób mózg śledzi kolejność zdarzeń w czasie. Nawet gdy obrazy były później prezentowane w losowej kolejności, neurony nadal pamiętały oryginalną sekwencję.

Innym aspektem tego samego badania była powtórka neuronalna, w której neurony szybko odtwarzały tę samą sekwencję zdarzeń podczas przerw. Uważa się, że odbywające się w znacznie szybszym tempie odtwarzanie pomaga mózgowi skonsolidować lub zintegrować pamięć sekwencji. Naukowcy wyciągnęli podobieństwa między tym, jak mózg koduje przestrzeń i czas, sugerując, że podobne mechanizmy działają niezależnie od tego, czy poruszamy się w przestrzeni (np. przechodząc przez labirynt lub zamkniętą przestrzeń), czy śledzimy sekwencję wydarzeń na osi czasu.

Jakie są więc implikacje tych badań? Mózg jest najbardziej złożonym organem na świecie, a badanie to przybliży nas do zrozumienia jego zdolności do organizowania doświadczeń w przewidywalne wzorce. Nawet bez świadomości, nasze neurony pracują nad sensem świata, organizując zarówno przestrzeń, jak i czas, aby pomóc nam zapamiętać i przewidzieć przyszłe wydarzenia.

Rzeczywiste zastosowania w różnych dziedzinach obejmują edukację, gdzie odkrycia te mogą prowadzić do ulepszonych metod uczenia się poprzez strukturyzację materiału w sposób odzwierciedlający naturalny sposób przetwarzania sekwencji przez mózg - w skrócie, lepszą retencję pamięci. W opiece zdrowotnej badania te mogą pomóc w opracowaniu terapii zaburzeń pamięci, takich jak Choroba Alzheimera. Sztuczna inteligencja i systemy uczenia maszynowego mogłyby czerpać korzyści z naśladowania zdolności predykcyjnych mózgu, prowadząc do inteligentniejszych i bardziej adaptacyjnych technologii.

Interfejsy mózg-maszyna, podobne do interfejsu Neuralinkmogłyby wykorzystać kodowanie czasowe, aby pomóc osobom z zaburzeniami neurologicznymi. Pozwoli im to lepiej kontrolować protezami lub urządzeniami komunikacyjnymi. Wreszcie, co nie mniej ważne, można by zintensyfikować leczenie zdrowia psychicznego, szczególnie w przypadku schorzeń takich jak PTSD - po prostu poprzez ukierunkowanie na sposób kodowania i przywoływania traumatycznych wspomnień, dając nam nowe sposoby radzenia sobie z natrętnymi myślami.