NEW YORK - Na rozdíl od většiny ptáků, kteří žijí na chladných místech, všívaný titmouse nelétá na jih na zimu.Drží se kolem a vydrží teploty subzero: díky silné vrstvě tuku, statnému kabátu peří a - nejpozoruhodnější - neuvěřitelnou paměť, která umožňuje ptákovi zapamatovat si tisíce skrývajících míst pro jídlo ukryté během teplejších měsíců.
Vědci na
Kolumbijský Zuckerman Institute
nyní odhalili možný klíč k tomuto působivému činu: hustá síť mozkových buněk nikdy předtím u ptáků, které vytvářejí mapu ptačího prostředí s pozoruhodnou přesností.
Tento objev, publikovaný v 16. červenci
Věda
, slibuje urychlit výzkum toho, jak se vytvářejí vzpomínky, jak vytvářet umělé inteligence, které se učí rychleji a jak zacházet s nemocemi, které poškozují naše vzpomínky.
"Paměť byla neuvěřitelně obtížná věc," řekl autor vedoucího
HannahPayne
, PhD, postdoktorandský výzkumný pracovník, který tuto práci provedl v laboratoři
DmitriyAronov
, PhD, at Kolumbijský Zuckerman Institute."Vyšetřování ptáků jako Titmouse, typ kuřat s mozkem specializovaným na paměť, může být měnič her.“
Vědci již dlouho vědí, že titmice a kuřaty mají neuvěřitelné vzpomínky.Vědci v Arktidě viděli divoké ptáky skrývat desítky tisíc semen v jedné sezóně, v tisících různých úkrytů - a vrátili se k těmto mezipaměcím o měsíce později, aby získali jejich kořist.
But DmitriyAronov, a principal investigator at Kolumbijský Zuckerman Institute, is the first to bring this behavior into the lab and study its neural underpinnings.Jeho tým strávil roky výstavbou vnitřních arén pro ptáky, aby prozkoumali a vyvíjeli nová zařízení pro sledování mozkové aktivity ptáků v pohybu, ve spolupráci se Zuckerman Institute
Pokročilé instrumentace
tým.
“No one has recorded the brain activity of titmice moving around freely before,“ said Dr.Aronov, odborný asistent neurovědy na Columbia's Vagelos College of Physicians and Surgeons, kteří nedávno obdrželi
NIH NIH NOVÝ INNOVATER AWARD
."Nezavrhli tedy hodně úsilí, než si pro tento výzkum položil základy.".“
Objevování míst buněk
V dnešní studii, první výzkumná práce zveřejněnáAronov Lab, Dr..Payne sledoval, jak ptáci shromažďují kousky slunečnicových semen, zatímco sledují hippocampus, mozkové paměťové centrum.Viděla, že některé buňky neustále střílejí, když byli ptáci na určitých místech.Tyto buňky byly obzvláště husté před hippocampusem.
Vědci o takových buňkách vědí v hippocampu potkanů a jiných savců. Called “place cells,“ they are thought to help the brain form mental maps.Objev těchto buněk získal Nobelovu cenu v roce 2014.Ale nikdo nepozoroval umístění buněk do ptáků, až dosud.
Toto zjištění inspirovalo vědci z Columbie, aby pokračovali v sledování ptáků, když zvířata spala.Vědci viděli znovu buňky ve stejné oblasti mozku, jako by si titmice vzpomněl na své zkušenosti, zatímco v bezvědomí.Tento vzor aktivity, nazývaný zvlnění ostré vlny, byl pozorován u savců-ale také nikdy předtím u ptáků.
Mozky ptáků vypadají velmi odlišně od našich, postrádají vrstvy a organizaci nalezenou u savců.To vedlo některé k tomu, aby tvrdily, že ptáci mohou mít úplně jiný způsob, jak použít svůj hippocampus k ukládání vzpomínek.
“Not enough was known about the hippocampus of birds,“ said Dr.Payne."Zdálo se, že to, co bylo známo, naznačuje, že to funguje velmi odlišně od savčího hippocampu.".“
Tyto nové objevy zpochybňují tuto představu.Poskytují důkazy, že ptáci a savci, i když jsou odděleni stovkami milionů let evoluce, navigují svět podobným způsobem.
“We have found that the brain area that birds use for memory has incredible similarities to the same brain area in mammals, including humans,“ said Dr.Aronov.„To je nesmírně důležité: naznačuje to, že život se mohl vyvinout základní mechanismus pro paměť a dává nám jistotu, že cokoli, co v těchto ptácích budeme pokračovat v hledání, bude přímo relevantní pro lidské bytosti.“
Hledáte paměť
On the heels of today’s announcement, theAronov lab has already made more discoveries expected to be published in the coming years.
The tým believes that their research may be the key to understanding how you remember events that happen once, whether it’s where you put your car keys or a traumatic moment from your childhood.Studium těchto druhů epizodických vzpomínek bylo obtížné, protože tradiční experimenty vyžadují, aby trénink zvířat provedla, znovu a znovu.Přirozený instinkt Chickadee, aby jednou skryl semeno a pak se vrátil a načte toto semeno, kdysi poskytuje chování připravené pro studium epizodické paměti, a tím i povahu paměti samotné.
“Our ultimate goal is to understand what exactly these memories look like in the brain, as a pattern of electrical activity,“ said Dr.Aronov.
Doufá, že lepší porozumění epizodické paměti by mohlo poskytnout podporu umělé inteligenci.Mohlo by to pomoci strojům učit se z jediné expozice informacím, namísto vyžadování rozsáhlého školení, jako tomu je dnes.Připravit se na tuto budoucnost, Dr..Aronov has already partnered with the Center for Theoretical Neuroscience at the Zuckerman Institute, comprised of physicists, mathematicians and others who bring together experimentation, data analysis and theoretical modeling.
The work of theAronov lab is also laying foundations for treating neurodegenerative disorders, such as Alzheimer’s, that damage memory by damaging the hippocampus.
“We are studying the basic mechanisms of memory,“ said Dr.Aronov."Musíme tyto mechanismy porozumět, pokud chceme mít naději na vývoj lepší léčby onemocnění mozku.“
###
Tento dokument je nazván „Neurální reprezentace prostoru v hippocampu ptačího ptáka.“ Additional contributors include Dr.Galen Lynch, MIT. This research was supported by the Helen Hay Whitney Foundation Fellowship, New York Stem Cell Foundation – Robertson Neuroscience Investigator Award, the Beckman Young Investigator Award and the NIH NIH NOVÝ INNOVATER AWARD (DP2 AG071918-01).Autoři prohlašují žádné finanční nebo konkurenční zájmy.