新研究表明大腦記憶編碼可以改善人工智能、記憶療法和學習工具
Sep 27, 2024 am 06:29 AM
一篇題為人類海馬和內(nèi)嗅神經(jīng)元編碼經(jīng)驗的時間結(jié)構(gòu)的新研究論文探索了我們的大腦如何通過識別隨時間變化的模式來組織記憶，即使我們“我們沒有意識到它們。該研究特別關(guān)注海馬體和內(nèi)嗅皮層的神經(jīng)元，這是涉及記憶和學習的兩個關(guān)鍵大腦區(qū)域。
在這項研究中，研究人員監(jiān)測了 17 名癲癇患者的大腦活動，這些患者植入了顱內(nèi)電極——放置在大腦內(nèi)以監(jiān)測其電活動的微型裝置。這使得科學家能夠直接觀察當人們接觸事件模式或序列時神經(jīng)元的行為方式。為了進行這項實驗，在 40 分鐘內(nèi)向患者展示了大約 120 張人物、動物、物體和地標的圖像 - 而且也是按照特定的順序。研究人員分析了海馬體（大腦中幫助存儲和檢索記憶的部分）和內(nèi)嗅皮層（與海馬體通信以處理時間和空間的區(qū)域）中的神經(jīng)元如何對這些圖像做出反應。
一個主要發(fā)現(xiàn)是，當患者接觸這些圖像模式時，神經(jīng)元緩慢而穩(wěn)定地改變其活動，即使參與者沒有被告知該模式。神經(jīng)元編碼圖像是什么（“什么”信息）以及它們出現(xiàn)的順序（“何時”信息）。它所做的是，它形成了相同序列/模式的表示，這個過程被稱為編碼時間序列——本質(zhì)上是大腦如何隨著時間的推移跟蹤事件的順序。即使圖像后來以隨機順序呈現(xiàn)，神經(jīng)元仍然記得原始序列。
神經(jīng)元重放是同一研究的另一個方面，神經(jīng)元快速重放相同的內(nèi)容休息期間的事件順序。這種重播以更快的速度發(fā)生，被認為有助于大腦鞏固或整合序列的記憶。研究人員將大腦編碼空間和時間的方式進行了比較，表明無論是在空間中導航（例如，穿過迷宮或密閉空間）還是在時間軸中跟蹤事件的順序，類似的機制都在發(fā)揮作用。
那么這項研究的意義是什么？大腦是世界上最復雜的器官，它將使我們更接近于理解大腦將經(jīng)驗組織成可預測模式的能力。即使沒有意識，我們的神經(jīng)元也在努力理解世界，組織空間和時間來幫助我們記住和預測未來的事件。
各個領域的現(xiàn)實應用包括教育，這些發(fā)現(xiàn)可以通過以反映大腦自然處理序列的方式構(gòu)建材料來改進學習方法 - 簡而言之，更好的記憶保留。在醫(yī)療保健領域，這項研究可以指導阿爾茨海默氏癥等記憶障礙療法的開發(fā)。人工智能和機器學習系統(tǒng)可以從模仿大腦的預測能力中受益，從而帶來更智能、適應性更強的技術(shù)。
腦機接口，類似于 Neuralink，可以利用時間編碼來幫助患有神經(jīng)損傷的個體。這將使他們能夠更好地控制假肢或通信設備。最后但并非最不重要的一點是，可以加強心理健康治療，特別是針對創(chuàng)傷后應激障礙（PTSD）等疾病——只需針對創(chuàng)傷性記憶的編碼和回憶方式，為我們提供管理侵入性想法的新方法。
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