Mehr als nur Erinnerungen: Eine neue Rolle des hippocampus beim lernen: Studie zeigt, wie der hippocampus stellt Informationen zu anderen Hirnregionen beim lernen

Begeisterte Wanderer wissen, vorsichtig zu sein von Pflanzen mit Blättern, die aus drei Segeln, wenn Sie rot sind im Frühjahr oder Herbst. Eltern weltweit wissen die prekäre Verhältnis zwischen Nähe vor dem Schlafengehen und roughhousing mit Ihren Kindern.

Wie Wanderer wissen zu verknüpfen Sie die Farbe eines Blattes mit der Saison, um festzustellen, ob es ist poison ivy? Wie wollen die Eltern wissen, dass der link zu der Zeit der Tag mit einer kindlichen Aufregung, die Ebene zu bestimmen, den Erfolg einer gute-Nacht-routine? Genauso wie Pawlows Hunde salivated, wenn eine Glocke läutete, Menschen lernen zu erkennen, giftige Pflanzen oder zu verhindern, dass Tränen der Erschöpfung in ein Kleinkind durch die Bildung von Assoziationen unter details in Ihrer Umgebung und was passiert.

Forscher von der Arizona State University und die Stanford University analysiert die Muster der Hirnaktivität in den Menschen und entdeckt eine bisher unbekannte Rolle für den hippocampus, eine Hirnregion wichtig, um Speicher zu bilden Verbände während des Lernens. Die Studie erscheint am 6. März in „Nature Communications“.

„Diese Studie hat wichtige Auswirkungen für das Verständnis, wie das Gehirn die Speicher-Systeme dazu beitragen, lernen und Entscheidungsfindung“, sagte Vishnu Murty, ein Assistent professor für Psychologie an der Temple University, der war nicht beteiligt mit der Forschung. „Die Ergebnisse könnten uns helfen zu verstehen, die Komplexität der Entscheidungs-Defizite in der Bevölkerung, wo der Fokus vor allem auf Gedächtnis-Defizite, wie Alzheimer, andere Psychopathologie Störungen und normal Altern.“

Wenn Menschen lernen, erstellen Sie Zuordnungen zwischen features-wie die Zeit von Tag und Stimmung von Kleinkind –, ein Ergebnis vorherzusagen, wie, ob oder nicht roughhousing endet in Tränen.

„Diese Vereine haben einen großen Einfluss auf das Verhalten“, sagte Ian Ballard, der vor kurzem promovierte Sie in Neurowissenschaften an der Stanford University und ist der erste Autor auf dem Papier. „Aber in der realen Welt, Objekte oder Ereignisse werden definiert durch mehr als ein Merkmal oder eine Kombination von Funktionen, und wir wollten verstehen, wie das Gehirn baut Verbände über ähnliche Konfigurationen von features.“

Entpacken, wie das Gehirn könnte Griff das problem der Bau-Verbände über solche komplexen, realen Welt Informationen, die research-team konzentriert sich auf eine kleine Gehirnstruktur, die aussieht wie ein schneckenhaus.

Ein kleines, aber leistungsfähiges Gehirn Bereich

Der hippocampus ist etwa ein Drittel der Größe einer Kaugummi -, und diese kleine Struktur des Gehirns ist entscheidend für die Gedächtnisbildung. Ohne es, können die Menschen nicht bilden, neue Erinnerungen über Fakten oder Ereignisse, wie welcher Tag es ist oder die Namen der Mitarbeiter. Während der Gedächtnisbildung der Hippokampus ist einzelne details zu einem Ereignis, wie, wo Sie geparkt haben, zu sein so Verschieden wie möglich von jedem anderen.

„Eine Herausforderung, die mit dem Speicher ist, ist es schwer zu unterscheiden, die ähnliche Erfahrungen. Also, wenn Sie die gleichen Parkhaus auf der Arbeit jeden Tag, Sie haben sich daran zu erinnern, die Boden und Raum zu gehen, um am Ende des Tages“, sagte Samuel McClure, associate professor für Psychologie an der ASU und der senior-Autor auf dem Papier. „Das problem ist, dass es leicht zu verwirren, wo Sie geparkt haben an verschiedenen Tagen. Der hippocampus ist entscheidend für die Erinnerung an die Kombination, wo und Wann.“

Wie der hippocampus bildet Erinnerungen lieferte einen Mechanismus, wie komplexe Kombinationen von Funktionen dargestellt werden können, in das Gehirn, aber ob die kleinen, gewickelten Struktur tatsächlich dazu beigetragen, wie die Menschen über die Welt zu lernen, war eine offene Frage.

Um zu erkennen, wie der hippocampus könnte einen Beitrag dazu leisten, wie sich Menschen bilden sich Verbände, die in der realen Welt, die Forscher entwickelt eine Lern-Aufgabe, die erforderlichen Teilnehmer zu verwenden Kombinationen von Funktionen, um vorherzusagen, ob ein Ergebnis passieren würde. Eine Reihe von stimulus Bilder, wie ein einzelnes Gesicht oder ein Gesicht, gepaart mit einem Gebäude, erschienen nacheinander auf einem Bildschirm. Die Teilnehmer mussten dann, um vorherzusagen, ob ein Ziel-Bild angezeigt würde, nachdem der Reiz der Bilder. Das Ziel der Aufgabe war es, so schnell wie möglich Antworten, um jede Ziel-Bild, das sich zeigte.

Es war nur die Kombinationen von zwei stimulus-Bilder, wie ein Gesicht, gepaart mit einem Stadthaus, das könnte verwendet werden, um vorherzusagen, Wann ein Gegner erscheinen würde. Die einzelnen Reize, wie das Gesicht, waren nicht nützlich für die Vorhersage von selbst.

Als die Teilnehmer arbeiteten sich durch die Aufgabe, die Forschungs-team verwendeten magnetische Resonanz-funktionelldarstellung (fMRI) zur Messung der Gehirn-Aktivität von hippocampus und anderen Gehirnstrukturen bekannt, daran beteiligt zu sein lernen. Das team untersucht die Muster der Aktivität während der Aufgabe und bemerkt etwas Interessantes über die Aktivität im hippocampus. Es war die einzige Struktur des Gehirns dargestellt wird der stimulus Bilder zusammen gebunden, was wichtig ist, da der Erfolg an der Aufgabe erforderliche Bildung Verbände über Kombinationen genau auf die Ziel-Bilder.

„Wir fanden den hippocampus eindeutig dargestellt gebunden Merkmale: Flächen und Häuser waren deutlich vom Gesicht und house vermischt, zusammen,“ Ballard.

Eine neue Art der hippocampus trägt zu lernen

Wenn das Forscher-team untersuchte, wie die Muster der Aktivität im hippocampus wurden im Zusammenhang mit anderen Hirnregionen, die Sie gefunden Hippocampus-Aktivität war eng korreliert mit der Aktivität im striatum. Eingebettet unterhalb des cortex, das striatum besteht aus drei separaten Strukturen-die caudate, putamen und nucleus accumbens — und spielt eine wichtige Rolle im erlernen, was sagt Voraus, wünschenswert Ergebnisse.

„Der hippocampus gebildet, gebunden Verbände von mehreren Funktionen, unterstützt das lernen im striatum über die Konfiguration von mehreren Funktionen in der Umwelt“, Ballard sagte.

Wie das striatum mit Informationen umgeht, die während des Lernens ist bekannt, aber in denen die information stammt, ist eine offene Frage. Ballard Hinzugefügt, dass diese Studie beginnt zu chip entfernt an, die Frage durch Darstellung der hippocampus Informationen über Kombinationen von Funktionen zu dem striatum, und dass Informationen, die verwendet wurde, um zu erfahren, wie erfolgreich die Aufgabe.

Bis vor kurzem dachte, dass das Gehirn über separate learning-Systeme, aber die Ergebnisse deuten darauf hin, die Hippocampus-memory-system und striataler reinforcement learning-system miteinander verknüpft sind.

„Es ist wirklich wichtig zu denken, das Gehirn als eine vernetzte Struktur, die mit verschiedenen teilen, die zusammenarbeiten, um unsere beeindruckende geistige Leistungen vollbringen. Neurowissenschaften und Psychologie haben einen guten job gemacht zu verstehen, wie die einzelnen Teile funktionieren. Es ist spannend zu starten versucht, um herauszufinden, wie Sie beginnen, zusammen zu arbeiten,“ McClure sagte. „Wir vermuten, dass das Verständnis von normalen und krankhaften psychischen Funktionen erfordert, herauszufinden, wie alle Teile zusammenpassen und-arbeiten-oder nicht.“

Anthony Wagner, professor für Psychologie an der Stanford University, auch beigetragen zur Studie. Die Arbeit wurde unterstützt durch eine Graduate Research Fellowship und Integrative Graduate Education and Research Praktikum von der National Science Foundation und mit Mitteln, die von der Stanford University und an der Arizona State University.