مجله اکتیو:آموزش مهارت های فردی و اجتماعی

عصبی تکنولوژی زمانبندیهای زمان واقعی را نشان می دهد که موش ها چه فکر می کنند –

هم اکنون مقالات سلامت روان را در سایت دنیای خوب زندگی میخوانید.این مقالات برگرفته از منابع خارجی و روز می باشد و توسط این سایت ترجمه و برای شما سروران گرامی نمایش داده می شود.میتوانید نظرات و پیشنهادات و انتقادات خود را از طریق فرم ارسال نظرات در انتهای این مقاله برای دوستان خود به اشتراک بگذارید شاد و پیروز باشید.

موش در یک پیچ و خم ممکن است یکی از کلاسیک ترین نقاط تحقیق در علم مغز باشد، اما نوآوری جدیدی که در آن شرح داده شده است گزارش های سلولی با همکاری بین المللی دانشمندان نشان می دهد که چقدر این آزمایش ها هنوز به همان اندازه از تکنولوژی و عصب شناسی جلوگیری می کنند.

در سال های اخیر، دانشمندان نشان داده اند که با ضبط فعالیت های الکتریکی گروه نورون در قسمت های اصلی مغز، آنها می توانند اندیشه های موش صحرایی را که در آن وجود دارد، بخوانند، هر دو بعد از آن که حقیقتا پیچیده می شوند، پیچ و خم در خواب آن – یک فرآیند کلیدی در تقویت حافظه آن است. در تحقیق جدید، تعدادی از دانشمندان که در زمینه پیشبرد چنین روشهای خواندن ذهن مشغول مطالعه هستند، می توانند این سیگنال ها را در زمان واقعی به عنوان موش صحرایی با درجه بالایی از دقت و توانایی حساب آماری تقریبا بلافاصله بعد از اینکه آنها ساخته شده است، خواندن آنها را انجام می دهد.

محققان اظهار داشتند که توانایی به طرز وحشیانه بازنمایی های مکانی موشی در زمان واقعی را به یک کلاس کاملا جدید از آزمایش ها باز می کند. آنها پیش بینی می کنند که این آزمایش ها بینش جدیدی را در یادگیری، حافظه، ناوبری و شناخت ایجاد می کند و اجازه می دهد تا آنها نه تنها رمزگشایی تفکر روغانی را به صورت اتفاق می اندازند، بلکه به طور مداوم مداخله می کنند و اثرات این اختلالات را بررسی می کنند.

متي ويلسون، پروفسور شرمن فيرچيلد، استاد در علوم نورولوژي در موسسه Picover MIT براي يادگيري و حافظه مي گويد: “استفاده از كنترل زماني رمز گشايي و كنترل حلقه بسته فعاليت هاي عصبي اساسا مطالعات ما را در مغز تبديل مي كند.

همکاری پشت این مقاله جدید در آزمایشگاه ویلسون در MIT تقریبا 10 سال پیش آغاز شده است. در آن زمان، متخصصان متخصص ژه (سینگ) چن، در حال حاضر دانشیار روانپزشکی و علوم اعصاب و فیزیولوژی در دانشگاه نیویورک، و فابیان Kloosterman، در حال حاضر یک محقق اصلی در تحقیقات نورو الکترونیک فلاندرز (IMEC، KU لوئن و VIB) و استاد در KU Leuven در بلژیک، هر دو دانش پژوهان پس از مدرسه در MIT بودند. پس از نشان دادن چگونگی استفاده از رمزنگاری عصبی برای خواندن آنچه که در مغز به طور مخفیانه پخش می شود، تیم یک سری از نوآوری های فنی را آغاز کرد که به تدریج توانایی میدان را به دقت رمزگشایی کرد که چگونه مغز محل را در طول ناوبری و در خواب یا استراحت قرار می دهد . آنها در سال 2013 به یک نقطه عطف اولیه رسیدند، هنگامی که این گروه روشی رمزگشایی جدید خود را در یک مقاله در مجله نوروفیزیولوژی منتشر کرد. این رویکرد جدید به محققان اجازه می دهد تا مستقیما الگوهای زمان فضایی هیپوکامپ را که از ضبط های تترودی تهیه شده اند بدون نیاز به مرتب سازی سنبله، یک فرآیند محاسباتی که زمان گیر و خطای خطا است، به نمایش بگذارد.

در این تحقیق جدید، تیم نشان می دهد که با اجرای نرم افزار رمزنگاری عصبی بر روی پردازنده گرافیکی (GPU) تراشه همان نوع پردازش سخت افزاری بسیار موازی را که توسط بازیکنان ویدئویی مورد استفاده قرار می گیرد، قادر به افزایش بی سابقه سرعت رمزگشایی و تجزیه و تحلیل . در این تحقیق، تیم نشان می دهد که سیستم مبتنی بر GPU 20-50 برابر سریعتر از استفاده از تراشه های معمولی چند هسته ای است.

آنها همچنین نشان می دهند که سیستم حتی زمانی که بیش از یک هزار کانال ورودی را اداره می کند، سریع و دقیق می شود. این مهم است زیرا این روش رویکرد رمزگشایی در زمان واقعی را به دستگاه های ضبط جدید مغز با چگالی بالا مانند پروب Neuropixels که توسط IMEC، HHMI و دیگر موسسات طراحی شده است (فکر می کنم از بسیاری از صدها سلول ضبط الکتریکی استفاده می شود) گسترش می دهد. این وعده برای اندازه گیری فعالیت مغز سلولی در مقیاس بزرگتر و جزئیات بیشتر است.

علاوه بر این، مطالعه جدید توانایی نرم افزار برای ارائه یک ارزیابی سریع آماری را نشان می دهد که آیا مجموعه ای از فعالیت های فعال در زمینه زمانبندی عصبی به طور فعال در ارتباط با این کار است یا شاید مربوط به آن نیست.

چن، دانشجوی تحصیلات تکمیلی خود، سیل هو، نویسنده جدید مقاله است، گفت: “ما پیشنهاد یک راه حل ظریف را با استفاده از پردازش گرافیکی GPU برای نه تنها رمزگشایی اطلاعات بر روی پرواز، بلکه همچنین برای ارزیابی اهمیت اطلاعات در پرواز”.

هو از طیف گسترده ای از ضبط های عصبی در زمینه های مغز مانند هیپوکامپ، تالاموس و قشر در چند موش آزمایش شد، زیرا آنها انواع مختلفی از لامپ ها را از آهنگ های ساده به فضای گسترده ای بردند. در تصویری که همراه مقاله است، خواندن سیستم از 36 کانال الکترود در هیپوکامپ، موقعیت مکانی دقیق موش در فضای باز را نشان می دهد و برآوردهای زمان واقعی از موقعیت رمزگشایی از فعالیت مغز را فراهم می کند. فقط گاه به گاه و به طور خلاصه مسیرها بسیار زیاد است.

چن و ویلسون گفتند که نرم افزار سیستم منبع باز است و برای همکاران علوم انسانی برای دانلود (github.com/yuehusile/real_time_read_out_GPU) قابل استفاده است و به صورت رایگان استفاده می شود.

بسته شدن حلقه

تجربیات پیشین نشانگرهای عصبی مکان نشان دهنده این است که حیوانات تجربه های فضایی خود را در طول خواب تجربه می کنند و به محققان اجازه می دهد تا بیشتر در مورد چگونگی استفاده از حیوانات در هنگام تصمیم گیری در مورد نحوه ی حرکت شناخته شوند. به عنوان مثال برای به دست آوردن حداکثر پاداش هایی که می توانند پیدا کنند در طول مسیر. با این حال، به طور سنتی، قرائت مغز بعد از این واقعیت یا «آفلاین» تحلیل شده است. به تازگی، دانشمندان شروع به انجام تجزیه و تحلیل های زمان واقعی کرده اند، اما در جزئیات محتوای و همچنین در توانایی درک اینکه آیا قرائت ها از لحاظ آماری معنی دار هستند و بنابراین مرتبط هستند محدود شده اند.

Kloosterman و دو نفر دیگر از نویسندگان مطالعه جدید، دانش آموزان تحصیلات تکمیلی Davide Ciliberti و Frédéric Michon، در مقاله ای در eLife در یک زمان واقعی به عنوان خوانده شده از حافظه هیپوکامپ منتشر شده به عنوان موش صحرایی پیچ و خم 3 بازوی حرکت کرد. این سیستم از پردازنده های چند هسته ای استفاده کرد.

“Kloosterman می گوید:” سیستم GPU جدید حتی به خواندن دقیق، زمان واقعی و بسیار مقیاس پذیر از مشاغل داخلی مغز، نزدیک خواهد شد، “این به منظور افزایش درک ما در مورد این که چگونه این رویدادهای پخش تشکیل حافظه و رفتار. “

با ترکیب این قابلیت ها با optogenetics – یک تکنولوژی که نورون ها را با نور چشمک زن کنترل می کند، محققان می توانند مطالعات “حلقه بسته” را انجام دهند که در آن آنها می توانند از لحظه لحظه خواندن تفکر مکانیکی به منظور دستکاری تجربیات استفاده کنند. به عنوان مثال، آنها می توانند ببینند چه اتفاقی برای عملکرد ناوبری در روز بعد از اینکه آنها در طی خواب دخالت می کنند، یا می توانند تعیین کنند که چطور موقت ارتباط بین قشر و هیپوکامپ ممکن است زمانی اتفاق می افتد که یک موش با یک تصمیم کلیدی در مورد مسیر حرکت کند.

هو همچنین وابسته به دانشگاه ژجیانگ در چین است. نویسندگان این مقاله علاوه بر وی، ویلسون، چن، کلاوسترمان، سیلیبرتی و میچون، اندرس گرسترمک از دانشگاه کلمبیا، دانین جی از کالج پزشکی بیلور، هکتور پنینگوس از موسسه Picower میت و György Buzsáki از نیویورک است.

بودجه برای این مطالعه از موسسه ملی بهداشت ایالات متحده، بنیاد ملی علوم، مرکز تحقیقاتی مغزها و ماشین آلات، موسسه تحقیقاتی MIT، بنیاد تحقیقاتی – Flanders (FWO)، بنیاد ملی علوم چین و بنیاد سیمونز بود.

.
گردآوری و ترجمه:بخش سلامت روان دنیای خوب زندگی
منبع:sciencedaily.com

مرور بیشتر...

0

دیدگاهی بنویسید

ایمیل شما منتشر نخواهد شدفیلد های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

پانزده + 7 =