A tanulmány megdönti az agytanulás ókori elméletét
Évtizedekig a tudósok azt gondolták, hogy a tanulás szinapszisokban, vagy az agysejtek közötti számos csomópontban történik. De most egy új tanulmány azt javasolja, hogy a tanulás néhány dendritben történjen, azokban az ágakban, amelyek táplálják az agysejt vagy neuron bemenetét.
A folyóiratban most megjelent cikkben Tudományos jelentések, a szerzők leírják, hogyan jutottak erre a következtetésre az idegsejtek és sejtkultúrák számítógépes modelljeinek tanulmányozása után.
Az agy hatalmas neurális hálózatában az idegsejtek apró mikrochipként viselkednek, amelyek dendritjeiken keresztül veszik be a bemenetet, és - ha bizonyos feltételek teljesülnek - axonjaik segítségével hoznak létre kimeneteket.
Az axonok viszont más idegsejtek dendritjeivel kapcsolódnak szinapszisoknak nevezett linkeken keresztül. Idegsejtenként sokkal több a szinapszis, mint a dendrit.
Az új kutatás jelentős eredménye, hogy mivel azt javasolja, hogy a tanulás dendritekben és ne szinapszisokban történjen, az egyes neuronok tanulási paraméterei sokkal kisebbek, mint azt korábban gondolták.
"Ebben az új dendrites tanulási folyamatban" - jegyzi meg Prof. Ido Kanter, az izraeli Bar-Ilan Egyetem Gonda Interdiszciplináris Agykutató Központjának vezető tanulmány szerzője: "neurononként van néhány adaptív paraméter, összehasonlítva ezer apró és érzékenyek a szinaptikus tanulási forgatókönyvben. ”
A tanulás gyorsabban történik, mint gondoltuk
Az új tanulmány másik fontos eredménye, hogy a tanulás folyamata sokkal gyorsabban megy végbe az új dendrites modellben, mint a hagyományos szinaptikus modell.
Az eredmények fontos következményekkel járhatnak az agyi rendellenességek kezelésében és a számítógépes alkalmazások - például a „mély tanulási algoritmusok” és a mesterséges intelligencia - megtervezésében, amelyek az agy működésének utánzásán alapulnak.
A kutatók arra számítanak, hogy utóbbiak esetében tanulmányuk megnyitja a kaput a fejlettebb szolgáltatások és a sokkal gyorsabb feldolgozási sebesség megtervezéséhez.
A tanulás hagyományos, szinaptikus modellje Donald Hebb úttörő munkájában gyökerezik, amelyet 1949-ben tettek közzé a könyvben. A viselkedés szervezete.
Ez a modell, amelyet Prof. Kanter és munkatársai „linkek útján történő tanulásnak” neveznek, azt javasolja, hogy a tanulási folyamat során változó „tanulási paraméterek” tükrözzék az idegsejtenként számított szinapszisok vagy linkek számát, amelyek számítási egységek az ideghálózatban.
„Csomópontok általi tanulás”
Új kutatási modelljükben - amelyet csomópontok általi tanulásnak neveznek - a kutatók azt javasolják, hogy a tanulási paraméterek ne a szinapszisok számát tükrözzék, amelyek neurononként sokak, hanem a dendritek vagy csomópontok számát tükrözzék. idegsejtenként csak néhány.
Ezért kifejtik, hogy „az összekötő idegsejtek hálózatában” a szinaptikus modellben az egy neuronra jutó tanulási paraméterek száma „lényegesen nagyobb”, mint a dendrites modellben található szám.
Vizsgálatuk fő célja az volt, hogy összehasonlítsák a „kooperatív dinamikai tulajdonságokat a szinaptikus (link) és a dendritikus (csomópontos) tanulási forgatókönyvek között”.
A tanulmány szerzői arra a következtetésre jutottak, hogy eredményeik „erősen jelzik, hogy a neuronális dendritekben gyorsabb és fokozottabb tanulási folyamat következik be, hasonlóan ahhoz, amit jelenleg a szinapszisoknak tulajdonítanak”.
A gyenge szinapszisok kulcsszerepet játszanak a tanulásban
A tanulmány másik jelentős megállapítása, hogy úgy tűnik, hogy a gyenge szinapszisok, amelyek az agy nagy részét teszik ki, és amelyekről azt gondolták, hogy jelentéktelen szerepet játszanak a tanulásban, valójában nagyon fontosak.
A szerzők megjegyzik, hogy „a dinamikát elsősorban a gyenge láncszemek irányítják”.
Úgy tűnik, hogy a dendrites modellben a gyenge szinapszisok okozzák a tanulási paraméterek ingadozását, nem pedig „irreális rögzített szélsőségekbe” való elmozdulást, mint a szinaptikus modellben.
Kanter professzor összefoglalja az eredményeket összehasonlítások segítségével azzal, hogy miként kell mérnünk a levegő minőségét.
"Van-e értelme - kérdezi -, hogy a levegő minőségét megmérjük sok apró, távoli műholdas érzékelőn keresztül a felhőkarcoló magasságában, vagy egy vagy több érzékelő használatával az orr közelében?"
"Hasonlóképpen hatékonyabb, ha az idegsejt a bejövő jeleket a számítási egységéhez, az idegsejthez közel becsüli meg."
Prof. Ido Kanter
