Forscher von der Mitte für die Neurale Basis des Erkennens (CNBC), ein Gemeinschaftsprojekt der Carnegie Mellon-Universität und die Universität von Pittsburgh, haben zum ersten Mal eine Vorrichtung beschrieben, die „dynamische Anschlussfähigkeit genannt wird,“ in, welchen neuronalen Schaltungen „spontan“ erlaubend neugeverdrahtet werden, dass Auslöseimpulse schärfer ermittlt werden.
er bereitet wird beschrieben in einem Papier im Punkt Im Januar 2008 von Natur-Neurologie auf, und erhältlich online bei http://dx.doi.org/10.1038/nn2030.
Dieser neue, biologisch angespornte Algorithmus für das Analysieren des Gehirns bei der Arbeit erlaubt Wissenschaftlern, zu erklären, warum, wenn wir einen Geruch beachten, das Gehirn durch Input schnell sortieren und genau bestimmen kann, was dieser Geruch ist.
„Wenn Sie an das Gehirn wie einen Computer denken, dann sind die Anschlüsse zwischen Neuronen wie die Software, die das Gehirn ausführt. Unsere Arbeit zeigt, dass diese biologische Software schnell als Funktion der Art von Input, die die Anlage empfängt,“ sagte Städtischen Nathan, außerordentlichen Professor von biologischen Wissenschaften am Carnegie Mellon geändert wird.
Wenn ein Auslöseimpuls wie ein Geruch angetroffen wird, beginnen viele Neuronen abzufeuern. Wenn viele Neuronen gleichzeitig abfeuern, können die Signale schwierig sein, damit das Gehirn übersetzt. Während der lateralen Inhibition schicken die angeregten Neuronen „Waffenstillstand“ Meldungen zu den benachbarten Neuronen, verringern die Geräusche und machen es einfacher, einen Auslöseimpuls genau zu kennzeichnen. Dieser Prozess ermöglicht auch genaue Anerkennung von Auslöseimpulsen in vielen sensorischen Bereichen des Gehirns.
In diesem Projekt, Städtisch und in den Kollegen prüfen Sie speziell den Prozess der lateralen Inhibition in einem Bereich des Gehirns, das die olfaktorische Küvette genannt wird, die für das Aufbereiten von Gerüchen verantwortlich ist. Bis jetzt dachten Wissenschaftler, dass die Beziehungen, die durch die Neuronen in der olfaktorischen Küvette hergestellt wurden, durch Anatomie vorgeschrieben wurden und nur langsam ändern konnten.
Jedoch in dieser aktuellen Studie, Städtisch und in den Kollegen fand, dass die Anschlüsse tatsächlich nicht aber ziemlich fähig, in Erwiderung auf spezifische Muster von Auslöseimpulsen dynamisch zu ändern eingestellt werden. In ihren Experimenten fanden sie, dass, wenn anregend, Neuronen im olfaktorischen Küvettefeuer auf eine aufeinander bezogene Form, diese bestimmt, wie sie funktionell angeschlossen werden.
Die Forscher zeigten, dass dynamische Anschlussfähigkeit erlaubt, dass laterale Inhibition erhöht wird, wenn viele Neuronen zuerst auf einen Auslöseimpuls reagieren und Geräusche von anderen Neuronen herausfiltert. Indem man die Geräusche herausfiltert, kann der Auslöseimpuls von anderen ähnlichen Auslöseimpulsen offenbar erkannt werden und getrennt werden.
„Diese Vorrichtung hilft, zu erklären, warum Sie in einen Raum gehen und einen Geruch erkennen können, der scheint, mit Blumen zu sein. Während Sie fortfahren, den Geruch zu riechen, fangen Sie an, dass der Geruch tatsächlich Blumen ist und der speziell Geruch von Rosen ist,“ Urban zu erkennen sagten. „, Indem wir verstehen, wie das Gehirn dies tut, können wir diese Vorrichtung an anderen Problemen dann anwenden, die gegenübergestellt werden durch das Gehirn.“
Forscher konvertierten diese Vorrichtung in einen Algorithmus und eine Gebrauchtgeräte- Formung, zum weiter zu zeigen, dass dynamische Anschlussfähigkeit es einfacher, zwischen Auslöseimpulsen zu kennzeichnen und zu unterscheiden macht, indem sie den Kontrast erhöht, oder eine Schärfe, der Auslöseimpulse, Unabhängiger der räumlichen Muster der aktiven Neuronen. Dieser Algorithmus erlaubt Forschern, die Anwendbarkeit der Vorrichtung in anderen Bereichen des Gehirns zu zeigen, in dem ähnliche hemmende Anschlüsse weit verbreitet sind. Zum Beispiel wendeten die Forscher den Algorithmus an einer undeutlichen Abbildung an und die Abbildung sah und im schärferen Kontrast verfeinert aus.
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