我们的大脑的理解能力空间非线性增长

索尔克研究人员发现,神经网络负责空间知觉改变以非线性的方式和可能对神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症的影响。

小孩子有时认为月亮是跟着他们,或者他们可以伸出手去碰它。它似乎比正比于其真实的距离更近。作为我们日常生活中,我们倾向于认为我们导航空间以线性方式。但索尔克的科学家们发现,探索环境导致的神经表征时间在出人意料的方式生长。

研究结果,发表在自然神经科学2022年12月29日,表明海马神经元的空间导航、内存和规划表示空间的方式符合非线性双曲几何三维区域生长外成倍增长。(换句话说,它的形状像内部不断扩大的沙漏)。研究人员还发现,这个空间的大小随着时间在一个地方。和大小是增加对数的方式最大可能的增加相匹配的信息处理的大脑。

这一发现提供了有价值的分析方法涉及学习和记忆的神经认知障碍的数据,如阿尔茨海默氏症。

“我们的研究表明,大脑并不总是线性的方式行动。相反,神经网络函数在一个扩展曲线,可以分析和理解使用双曲几何和信息理论,”索尔克教授说塔季扬娜Sharpee持有人的埃德温·k·亨特椅子,他领导了这一研究。“这是令人兴奋,神经反应在大脑的这个区域形成了一个地图与经验的基础上扩大的时间投入在一个特定的地方。甚至影响了微小偏差及时当动物跑的更慢或快通过环境。”

Sharpee的实验室使用先进的计算方法,以更好地了解大脑是如何工作的。他们最近率先使用双曲几何像气味分子,更好地理解生物信号以及气味的感知。

在最近的研究中,科学家们发现,双曲几何引导神经反应。双曲映射的感官分子和事件被认为与双曲神经地图。空间表征动态扩展与老鼠的时间花了相关探索每个环境。当一只老鼠通过一个环境移动更慢,它获得了更多的信息空间,导致神经表征更成长。

“研究提供一种新的视角与经验,如何改变神经表征“环球Zhang说,研究生在Sharpee实验室。“几何原则确定在我们的研究中还可以指导今后的努力在理解神经活动在不同的大脑系统。”

“你只会认为双曲几何应用在宇宙范围内,但这不是真的,”Sharpee说。“我们的大脑的工作比光速慢得多,这可能是一个原因,夸张的效果是能理解的空间而不是天文观察的。接下来,我们想了解更多关于这些动态双曲表征在大脑中如何成长,相互作用和相互沟通。”

参考:

张H,丰富的PD,李AK, Sharpee。海马空间表征表现出一种扩展的双曲几何的经验。Nat >。12月29日在线发表2022:1-9。doi:10.1038 / s41593 - 022 - 01212 - 4

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