ラットの研究は、学習に重要な過去の経験の精神的な再生を見つけます

目覚めている間に過去の経験を精神的に再現することは、情報に基づいた選択を行うために不可欠であり、ラットを使用した新しい研究を示唆しています。

国立衛生研究所から資金提供を受けた研究者たちは、迷路タスクを実行するラットのメモリハブにおけるニューロン活動のスプリット秒バーストとしてエンコードされたリプレイを選択的に抑制することで、過去の経験からの学習とそれに基づく行動を阻止しました。

カリフォルニア大学のローレンフランク博士は、「過去の経験に基づいて将来の可能性を考え、何をすべきかを決定できるのは、海馬における電気活動のこれらの波状のバーストのようです」と語った。サンフランシスコは、「海馬活動の同様のパターンが同様の状況で人間で検出されている」と述べた。

フランクと彼の同僚は、以前の研究で、海馬のリズミカルな波状の活動がネズミの活動のなかでの過去の経験の精神的な再現と一致することを発見しました。睡眠中の同じ信号は記憶の統合に役立つことが知られているため、研究者はこれらの覚醒リップル状態が記憶に基づく意思決定に必要であると仮定しました。

現在の研究でこれをテストするために、彼らは他の機能を妨げることなく波紋活動を選択的に抑制し、迷路タスクでの動物のパフォーマンスへの影響を監視しました。

研究者たちは、海馬の特定の領域の個々のニューロンが特定の場所に関連付けられるようになることを発見しました。これらの場所の細胞は、動物がその場所にいるとき、またはその場所にいるという体験を精神的に再生しているときに発火します。

最新の実験では、ラットは報酬を獲得するために、以前に訪れたW字型迷路の2つの外側の腕のどちらを覚えていて、それらを交互に使い、最初に中央の腕を訪れた後に反対側の腕を訪れなければなりませんでした。研究の間の休憩の間、ラットが不活発であるとき、波紋活動は起こります、と研究者達は言いました。

迷路の火に関連する細胞を連続して、近隣の他のニューロンと同期して配置します。ラットが最初に迷路を歩いたときと同じ場所の細胞が同じ順序で発火することは、ラットが以前の体験を精神的に再現していることを示唆しているが、はるかに速い時間スケールであると研究者らは述べた。

自動フィードバックシステムは、波紋の活動が検出されると、穏やかな電気刺激によって細胞の発火を停止し、迷路の記憶の再生も妨げました。メンタルリプレイの恩恵なしに、迷路課題でのラットのパフォーマンスは悪化したと研究者たちは報告している。

障害は動物の空間的作業記憶にありました。これは、過去および過去の経験を報酬に関連付ける能力です。この能力は、アウトバウンドトライアル中にセンターアームを出た後に訪問する外部アームを正しく決定するために必要であるとフランクは説明しました。

研究者らは、海馬の覚醒リプレイが、脳の実行ハブである前頭前皮質に過去の場所と将来のオプションに関する情報を提供し、交替規則を学習してそれを行動のガイドに適用することを提案しています。

ラットでのリプレイはほんの一瞬しか続きませんが、フランクは、彼らが私たち自身に起こった出来事のハイライトにしばしば長いイベントを圧縮する傾向がある私たち自身の記憶の経験と同じではないことを指摘しました。

「私たちは脳が多くのことに同じリップルのようなバーストを使用していると考えています」と彼は言った。 「それは、記憶を取り戻し、可能性を探求し、空想にふけり、そして記憶を強化するためにそれらを使用しています。」

出典：国立衛生研究所