Kajian Tikus Mendapatkan Ulangan Mental Pengalaman Masa Lalu Kritis untuk Pembelajaran

Mengulangi pengalaman masa lalu secara mental semasa terjaga adalah mustahak untuk membuat pilihan yang tepat, mencadangkan kajian baru menggunakan tikus.

Dibiayai oleh Institut Kesihatan Nasional, para penyelidik menyekat pembelajaran dari - dan bertindak - pengalaman masa lalu dengan menekan replay secara selektif, dikodekan sebagai ledakan aktiviti neuron sepersekian detik di pusat ingatan tikus yang melakukan tugas labirin.

"Nampaknya letupan seperti ini dalam aktiviti elektrik di hippocampus yang memungkinkan kita untuk memikirkan kemungkinan masa depan berdasarkan pengalaman masa lalu dan memutuskan apa yang harus dilakukan," kata Loren Frank, Ph.D., dari University of California, San Francisco, yang menyatakan bahawa "corak aktiviti hippocampus serupa telah dikesan pada manusia semasa situasi serupa."

Frank dan rakan-rakannya telah menemui dalam kajian sebelumnya bahawa aktiviti seperti riak berirama di hippocampus bertepatan dengan ulangan mental pengalaman masa lalu semasa berhenti dalam aktiviti tikus. Isyarat yang sama semasa tidur diketahui membantu menyatukan kenangan, jadi para penyelidik membuat hipotesis bahawa keadaan riak terjaga ini diperlukan untuk membuat keputusan yang dipandu oleh memori.

Untuk mengujinya dalam kajian ini, mereka secara selektif menekan aktiviti riak tanpa mengganggu fungsi lain, sambil memantau apa-apa kesan pada prestasi haiwan dalam tugas labirin.

Para penyelidik mendapati bahawa neuron individu di kawasan tertentu hippocampus dikaitkan dengan tempat tertentu. Sel-sel tempat ini terbakar ketika haiwan itu berada di tempat itu atau - ternyata - secara mental memainkan semula pengalaman berada di tempat itu.

Dalam eksperimen terbaru, tikus perlu mengingat yang mana dari dua lengan luar labirin berbentuk W yang pernah dikunjunginya sebelumnya dan bergantian di antara mereka, mengunjungi lengan yang bertentangan setelah pertama kali mengunjungi lengan tengah, untuk mendapatkan hadiah. Aktiviti riak berlaku ketika tikus tidak aktif semasa rehat antara percubaan, kata para penyelidik.

Letakkan sel yang berkaitan dengan kebakaran labirin secara berturut-turut dan selari dengan neuron lain di kawasan itu. Sel tempat yang sama menembakkan urutan yang sama seperti yang dilakukan ketika tikus pertama kali melewati labirin, menunjukkan bahawa tikus secara mental memainkan semula pengalaman sebelumnya, tetapi pada skala waktu yang jauh lebih cepat, kata para penyelidik.

Sistem maklum balas automatik mematikan penembakan sel, melalui rangsangan elektrik ringan, setiap kali ia mengesan aktiviti riak, yang juga menghalang pemutaran semula memori labirin. Tanpa memanfaatkan ulangan mental, prestasi tikus pada tugas labirin merosot, kata para penyelidik.

Kerosakan itu terdapat dalam ingatan kerja spasial haiwan - kemampuan mereka untuk menghubungkan pengalaman masa lalu dan masa lalu dengan ganjaran. Kemampuan ini diperlukan untuk menentukan lengan luar mana yang mesti dikunjungi setelah keluar dari lengan tengah semasa percubaan keluar, jelas Frank.

Para penyelidik mencadangkan bahawa replay terjaga di hippocampus memberikan maklumat mengenai lokasi masa lalu dan pilihan masa depan ke pusat eksekutif otak, korteks prefrontal, yang mempelajari peraturan penggantian dan menerapkannya untuk memandu tingkah laku.

Walaupun replay pada tikus berlangsung hanya dalam sekejap detik, Frank menyatakan bahawa mereka tidak seperti pengalaman kenangan kita sendiri, yang cenderung memampatkan peristiwa yang sering panjang menjadi sorotan dari apa yang berlaku kepada kita.

"Kami fikir otak menggunakan ledakan seperti riak yang sama untuk banyak perkara," katanya. "Ini menggunakannya untuk mendapatkan kembali kenangan, meneroka kemungkinan - bermimpi hari - dan untuk menguatkan kenangan."

Sumber: Institut Kesihatan Nasional