Model ukazuje podobnosti v učení mezi lidmi a hmyzem

Počítačový model ukazuje podobnost v tom, jak se lidé a hmyz učí o svém okolí.

I pokorná ovocná muška touží po dávce hormonu štěstí. Vyplývá to z nové studie University of Sussex, která ukazuje, jak mohou pomocí dopaminu učit podobným způsobem jako lidé.

Odborníci na počítačové vědy na univerzitě v Sussexu vyvinuli nový výpočetní model, který demonstruje dlouho očekávané spojení mezi učením hmyzu a savců, jak je popsáno v novém článku publikovaném dnes (7. května 2021) v Komunikace přírody.

Dr. James Bennett a jeho kolegové stavěli na anatomických a funkčních datech z nedávných experimentů a modelovali, jak může anatomie a fyziologie mozku ovocných mušek podporovat učení podle hypotézy RPE (chyba predikce odměny).

Model těla houby hmyzu

Schéma modelu VS. Jednotky jsou barevně odlišeny podle typů buněk. Fotografický kredit: University of Sussex

Výpočtový model ukazuje, jak mohou dopaminové neurony v oblasti mozku ovocné mušky známé jako tělo houby generovat signály podobné dopaminovým neuronům u savců a jak tyto dopaminové signály mohou spolehlivě učit učení.

Vědci se domnívají, že zjištění, zda mouchy také používají prediktivní chyby k učení, by mohlo vést k humánnějšímu výzkumu zvířat, což vědcům umožní nahradit zvířata jednoduššími druhy hmyzu, aby bylo možné v budoucnu studovat mechanismy učení.

Odemknutím nových způsobů studia mechanismů neurálního učení vědci doufají, že tento model by mohl být užitečný také pro lepší porozumění problémům duševního zdraví, jako je deprese nebo závislost, které jsou založeny na hypotéze RPE.

Dr. Bennett, vědecký pracovník na Fakultě strojírenství a informatiky University of Sussex, uvedl: „S naším výpočetním modelem jsme byli schopni ukázat, že data z experimentů s hmyzem nemusí nutně být v rozporu s předpovědi hypotézy RPE, jak se dříve předpokládalo.

“Překlenutí propasti mezi studiemi hmyzu a savců pro učení by mohlo otevřít možnost využít výkonné genetické nástroje dostupné pro provádění experimentů na hmyzu a menším rozsahu jejich mozků k hodnocení funkce mozku a nemocí u savců, včetně lidí.” “

Porozumění tomu, jak se savci učí, prošlo dlouhou cestou díky hypotéze RPE, která naznačuje, že asociativní vzpomínky se učí v poměru k jejich nepřesnosti.

Hypotéza měla značný úspěch při vysvětlování experimentálních údajů o učení u savců a byla značně aplikována na rozhodování a duševní choroby, jako je závislost a deprese. Vědci se však snažili aplikovat hypotézu na učení hmyzu kvůli konfliktním výsledkům různých experimentů.

Výzkumný tým univerzity v Sussexu vytvořil výpočetní model, který ukázal, jak mohou hlavní rysy anatomie a fyziologie těla hub implementovat učení podle hypotézy RPE.

Model simuluje zjednodušení těla hub, včetně různých typů neuronů a spojení mezi nimi, a toho, jak aktivita těchto neuronů podporuje učení a ovlivňuje rozhodnutí mouchy, když jsou některá rozhodnutí odměněna.

Abychom lépe porozuměli učení v mozku mouchy, použil výzkumný tým svůj model k vytvoření pěti nových předpovědí o vlivu různých neuronů v těle hub na učení a rozhodování, v naději, že podpoří budoucí experimentální práci.

Dr. Bennett řekl: „Zatímco byly vytvořeny další modely těla hub, podle našich nejlepších znalostí žádný jiný model neprokázal spojení mezi dopaminovými neurony a jinou skupinou neuronů, které předpovídají chování a vedou k odměnám. Například pokud je odměnou obsah cukru v potravinách, tyto korelace by umožnily srovnání předpokládané dostupnosti cukru se skutečným požitým cukrem, což by mohlo pomoci zjistit přesnější předpovědi a vhodnější chování při hledání cukru.

“Tento model může vysvětlit různé chování, které ovocné mušky projevují, když je aktivita určitých neuronů v jejich mozku buď umlčena, nebo uměle aktivována v experimentech.” Navrhujeme také spojení mezi dopaminovými neurony a jinými neurony v těle hub, která dosud nebyla v experimentech popsána, ale která by pomohla vysvětlit ještě experimentálnější data. “

Thomas Nowotny, profesor výpočetní techniky na univerzitě v Sussexu, uvedl: „Model kombinuje teorii učení a experimentální znalosti způsobem, který nám umožňuje systematicky přemýšlet o tom, jak skutečně fungují mozky mouchy. Výsledky ukazují, že učení se jednoduchými muškami může být více podobné učení, než se dříve myslelo. “

Odkaz: 7. května 2021, Komunikace přírody.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22592-4

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.