NEW YORK - Toisin kuin useimmat kylmissä paikoissa asuvat linnut, tufoitu titmouse ei lennä etelään talveksi.Se tarttuu ympäriinsä ja kestää ala -lämpötiloja: paksun rasvakerroksen, mojovan höyhenkerroksen ja huomattavasti - uskomattoman muistin, jonka avulla lintu voi muistaa tuhansia piilopaikkoja, jotka on kiinnitetty lämpimämpien kuukausien aikana.
Tutkijat
Columbian Zuckerman -instituutti
ovat nyt paljastaneet mahdollisen avaimen tähän vaikuttavaan feat: tiheään aivosolujen verkostoon, jota ei ole koskaan ennen nähty lintuissa, jotka tuottavat kartan lintuympäristöstä huomattavalla tarkkuudella.
Tämä löytö, julkaistu 16. heinäkuuta
Tiede
, lupaa nopeuttaa tutkimusta siitä, kuinka muistot muodostuvat, kuinka luoda keinotekoisia älykkyyttä, jotka oppivat nopeammin ja kuinka hoitaa muistojamme vahingoittavia sairauksia.
"Muisti on ollut uskomattoman vaikea tutkia", sanoi pääkirjailija
HannahPayne
, PhD, tutkijatohtori, joka suoritti tämän työn laboratoriossa
DmitriyAronov
, PhD, at Columbian Zuckerman -instituutti."Lintujen kaltaisten lintujen tutkiminen, eräänlainen chickadee, jonka aivot ovat erikoistuneet muistiin, voisi olla pelinvaihtaja."
Tutkijat ovat jo kauan tienneet, että Titmice ja Chickadees on uskomattomia muistoja.Arktisen alueen tutkijat ovat nähneet villilinnut, jotka ovat kymmeniä tuhansia siemeniä yhdellä kaudella, tuhansissa erilaisissa piilopaikoissa - ja palaavat näihin välimuistiihin kuukausia myöhemmin hakemaan saalis.
But DmitriyAronov, a principal investigator at Columbian Zuckerman -instituutti, is the first to bring this behavior into the lab and study its neural underpinnings.Hänen tiiminsä vietti vuosia rakentamalla lintujen sisäalueita tutkiakseen ja kehittämään uusia laitteita lintujen aivojen toiminnan seuraamiseksi liikkeellä yhteistyössä Zuckerman -instituutin kanssa
Edistynyt instrumentointi
tiimi.
“No one has recorded the brain activity of titmice moving around freely before," said Dr.Columbian Vagelos -lääkäreiden ja kirurgien korkeakoulun neurotieteen apulaisprofessoriAronov, joka äskettäin sai
NIH New Innovator Award
."Joten kesti paljon vaivaa perustaakseen tämän tutkimuksen perustan."
Löydä paikkasolut
Tämän päivän tutkimuksessaAronov Lab, Dr..Payne katsoi, että lintujen keräävät bittiä auringonkukansiemeniä tarkkailemalla hippokampusta, aivojen muistikeskus.Hän näki tietyt solut jatkuvasti ampuen, kun linnut olivat tietyissä paikoissa.Nuo solut olivat erityisen tiheitä hippokampuksen edessä.
Tutkijat tietävät sellaiset solut rottien ja muiden nisäkkäiden hippokampuksessa. Called “place cells," they are thought to help the brain form mental maps.Näiden solujen löytäminen ansaitsi Nobel -palkinnon vuonna 2014.Mutta kukaan ei ollut havainnut linnuissa olevia soluja.
Tämä havainto innosti Columbian tutkijoita jatkamaan lintujen seurantaa eläinten nukkuessa.Tutkijat näkivät samassa aivoalueen soluissa uudelleen, ikään kuin titmice muistuttaisi heidän kokemuksiaan tajuttomana.Tätä aktiivisuusmallia, jota kutsutaan terävän aallon aaltoiluna, on havaittu nisäkkäissä-mutta myös koskaan ennen lintuja.
Lintujen aivot näyttävät hyvin erilaisilta kuin meidän, nisäkkäistä löydetyt kerrokset ja organisaatio.Tämä on saanut jotkut väittämään, että lintuilla voi olla täysin erilainen tapa käyttää hippokampustaan muistojen varastointiin.
“Not enough was known about the hippocampus of birds," said Dr.Payne."Se, mitä tiedettiin, näytti viittaavan siihen, että se toimii hyvin eri tavalla kuin nisäkkäiden hippokampus."
Nämä uudet löytöt haastavat tämän käsitteen.Ne tarjoavat todisteita siitä, että linnut ja nisäkkäät, vaikka ne erottuvat satojen miljoonien vuosien evoluutiosta, navigoi maailmassa samalla tavalla.
“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."Tämä on erittäin tärkeää: se viittaa siihen, että elämä on saattanut kehittää muistin perustavanlaatuisen mekanismin, ja se antaa meille luottamuksen, että mitä tahansa näiden lintujen löytämistämme on suoraan merkityksellistä ihmisille."
Etsitkö muistia
On the heels of today’s announcement, theAronov lab has already made more discoveries expected to be published in the coming years.
The tiimi 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.Tällaisten episodisten muistojen tutkiminen on ollut vaikeaa, koska perinteiset kokeet vaativat eläinten koulutusta tehtävään, uudestaan ja uudestaan.Chickadeen luonnollinen vaisto piilottaa siemen kerran ja sitten palata takaisin ja hakea siemen, joka kerran tarjoaa käyttäytymisen, joka on valmis tutkimaan episodista muistia, ja siten itse muistin luonne.
“Our ultimate goal is to understand what exactly these memories look like in the brain, as a pattern of electrical activity," said Dr.Aronov.
Hän toivoo, että episodisen muistin parempi ymmärtäminen voisi tarjota keinotekoiseen älykkyyteen.Se voisi auttaa koneita oppimaan yhdestä tiedon altistumisesta laajan koulutuksen sijaan, kuten he tänään tekevät.Valmistautua tähän tulevaisuuteen, tohtori.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."Meidän on ymmärrettävä nämä mekanismit, jos haluamme toivoa kehittää parempia hoitoja aivosairauksille."
###
Tämän artikkelin otsikko on ”Avaruuden hermoesitykset ruokaa välimuistiin lintujen hippokampuksessa." Additional contributors include Dr.Galen Lynch, MIT.Tätä tutkimusta tukivat Helen Hay Whitney -säätiön Fellowship, New Yorkin kantasolujen säätiö-Robertson Neuroscience Investicor -palkinto, Beckman Young Investicor Award ja NIH New Innovator Award (DP2 AG071918-01).Kirjoittajat eivät julista taloudellisia tai kilpailevia etuja.