Новое исследование показывает, что кодирование памяти мозга может улучшить ИИ, терапию памяти и инструменты обучения

Новая исследовательская работа под названием Человеческие нейроны гиппокампа и энторинальной коры кодируют временную структуру опыта изучает, как наш мозг организует воспоминания, выявляя закономерности во времени, даже когда мы не осознаем их. Исследование было посвящено нейронам в гиппокампе и энторинальной коре - двух ключевых областях мозга, участвующих в памяти и обучении.

В этом исследовании ученые следили за активностью мозга 17 пациентов, страдавших эпилепсией, которым были имплантированы внутричерепные электроды - крошечные устройства, помещаемые внутрь мозга для наблюдения за его электрической активностью. Это позволило ученым непосредственно наблюдать за тем, как ведут себя нейроны, когда люди подвергаются воздействию шаблонов или последовательностей событий. В рамках этого эксперимента пациентам в течение 40 минут показывали около 120 изображений людей, животных, предметов и достопримечательностей - и все это в определенном порядке. Исследователи проанализировали, как нейроны в гиппокампе (части мозга, которая помогает хранить и извлекать воспоминания) и энторинальной коре (области, которая взаимодействует с гиппокампом для обработки времени и пространства) реагировали на эти изображения.

Одним из главных результатов стало то, что нейроны медленно, но неуклонно изменяли свою активность по мере того, как пациенты получали эти изображения, даже если участникам не сообщали о них. Нейроны кодировали, что это были за изображения ("что" информация) и в каком порядке они появлялись ("когда" информация). Это позволило сформировать представление одной и той же последовательности/шаблона - процесс, известный как кодирование временных последовательностей - по сути, то, как мозг отслеживает порядок событий во времени. Даже когда позже изображения были представлены в случайном порядке, нейроны все равно запомнили исходную последовательность.

Воспроизведение нейронов - еще один аспект того же исследования, в котором нейроны быстро воспроизводили одну и ту же последовательность событий во время перерывов. Считается, что такое повторение, происходящее с гораздо большей скоростью, помогает мозгу консолидировать, или интегрировать, память о последовательности событий. Исследователи провели параллели между тем, как мозг кодирует пространство и время, предположив, что аналогичные механизмы работают независимо от того, ориентируется ли человек в пространстве (например, ходит по лабиринту или замкнутому пространству) или отслеживает последовательность событий в хронологии.

Каковы же последствия этого исследования? Мозг - самый сложный орган в мире, и это исследование приблизит нас к пониманию способности мозга организовывать опыт в предсказуемые схемы. Даже без осознания этого факта наши нейроны работают над осмыслением мира, организуя пространство и время, чтобы помочь нам запомнить и предвидеть будущие события.

Реальные применения в различных областях включают образование, где эти результаты могут привести к улучшению методов обучения за счет структурирования материала таким образом, чтобы он отражал то, как мозг естественным образом обрабатывает последовательности - короче говоря, к лучшему запоминанию. В здравоохранении эти исследования могут стать основой для разработки терапии таких расстройств памяти, как Болезнь Альцгеймера. Искусственный интеллект и системы машинного обучения системы могут выиграть от подражания предсказательным способностям мозга, что приведет к созданию более умных и адаптивных технологий.

Интерфейсы "мозг-машина", подобные Neuralinkмогут использовать временное кодирование для помощи людям с неврологическими нарушениями. Это позволит им лучше управлять протезами или коммуникационными устройствами. И последнее, но не менее важное: лечение психических расстройств, особенно таких, как посттравматическое стрессовое расстройство, может быть усовершенствовано - просто за счет того, что оно будет направлено на то, как кодируются и вспоминаются травматические воспоминания, что даст нам новые способы борьбы с навязчивыми мыслями.