Chuột tạo thành các danh mục để nó đơn giản hóa thế giới của mình. Các nhà nghiên cứu đã xác định được các tế bào thần kinh chuột mã hóa các danh mục đã học. Credited: MPI của Neurobiology / Kuhl
Phân loại là công cụ của não để tổ chức các đầu vào cảm giác. Nhóm thông tin thành các danh mục đơn giản hóa thế giới phức tạp và giúp mọi người phản ứng nhanh chóng và hiệu quả với những trải nghiệm mới. Các nhà khoa học tại Viện Sinh học Thần kinh Max Planck hiện đã chỉ ra rằng chuột cũng phân loại tốt một cách đáng ngạc nhiên. Các nhà nghiên cứu đã xác định các tế bào thần kinh mã hóa các danh mục đã học và qua đó chứng minh cách thông tin trừu tượng được biểu diễn ở cấp độ tế bào thần kinh.
Một đứa trẻ mới biết đi đang xem một cuốn sách tranh mới, chỉ vào một hình minh họa và hét lên “chiếc ghế”. Đứa trẻ đã gọi đúng, nhưng điều đó có vẻ không đáng chú ý. Mọi người có thể nhận ra tất cả các loại ghế là ‘ghế’ mà không gặp khó khăn gì. Tuy nhiên, đối với một đứa trẻ mới biết đi, đây là một quá trình học tập to lớn. Nó phải liên kết chiếc ghế trong sách với những chiếc ghế mà nó đã biết — mặc dù chúng có thể có hình dạng hoặc màu sắc khác nhau. Làm thế nào để đứa trẻ làm được điều đó?
Câu trả lời là phân loại Sandra Reinert, tác giả đầu tiên của nghiên cứu giải thích: “Mỗi khi đứa trẻ chạm vào một chiếc ghế, nó sẽ lưu giữ trải nghiệm. Dựa trên những điểm tương đồng giữa các loại ghế,bộ của trẻ não sẽ trừu tượng hóa các thuộc tính và chức năng của ghế bằng cách hình thành loại ghế “. Điều này cho phép trẻ sau này nhanh chóng liên kết các loại ghế mới với loại và kiến thức mà nó chứa.”
Bộ não của chúng ta phân loại liên tục, không chỉ ghế trong thời thơ ấu, mà bất kỳ thông tin nào ở bất kỳ độ tuổi nào. Điều đó mang lại cho chúng ta lợi thế nào? Pieter Goltstein, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Bộ não của chúng ta đang cố gắng tìm cách đơn giản hóa và tổ chức thế giới của chúng ta. Nếu không có phân loại, chúng ta sẽ không thể tương tác với môi trường một cách hiệu quả như chúng ta.” Nói cách khác: Chúng ta sẽ phải học hỏi đối với mỗi chiếc ghế mới mà chúng ta gặp phải mà chúng ta có thể ngồi trên nó. Do đó, phân loại đầu vào cảm giác là điều cần thiết đối với chúng ta, nhưng các quá trình cơ bản trong não phần lớn chưa được biết đến.
Chuột phân loại tốt một cách đáng ngạc nhiên
Sandra Reinert và Pieter Goltstein, cùng với Mark Hübener và Tobias Bonhoeffer, trưởng nhóm và giám đốc tại Viện sinh học thần kinh Max Planck, đã nghiên cứu cách não bộ lưu trữ thông tin trừu tượng như các danh mục đã học. Vì điều này khó điều tra ở người, các nhà khoa học đã thử nghiệm xem liệu những con chuột có phân loại theo cách tương tự như chúng ta hay không. Để làm như vậy, họ cho chuột xem các bức tranh khác nhau về các mẫu sọc và đưa ra quy tắc phân loại cho chúng. Một nhóm động vật phải sắp xếp các bức tranh thành hai loại dựa trên độ dày của các sọc, nhóm còn lại dựa trên hướng của chúng. Những con chuột có thể học quy tắc tương ứng và sắp xếp các mẫu vào đúng danh mục một cách đáng tin cậy. Sau giai đoạn huấn luyện ban đầu này, họ thậm chí còn gán các mẫu sọc mà họ chưa từng thấy trước đây vào các danh mục chính xác — giống như đứa trẻ với cuốn sách mới.
Và không chỉ vậy: Khi các nhà nghiên cứu chuyển đổi quy tắc sắp xếp, những con chuột bỏ qua những gì chúng đã học trước đó và sắp xếp lại các bức tranh theo quy tắc mới – điều mà con người chúng ta thường làm trong khi học những điều mới. Do đó, nghiên cứu lần đầu tiên chứng minh mức độ và mức độ phân loại chuột chính xác và từ đó tiếp cận khả năng trừu tượng của chúng ta.
Các tế bào thần kinh dần dần phát triển khả năng biểu diễn phân loại
Với cái nhìn sâu sắc này, các nhà nghiên cứu giờ đây đã có thể tìm hiểu cơ sở của phân loại trong não chuột. Họ tập trung vào vỏ não trước trán, một vùng não mà con người có liên quan đến các quá trình suy nghĩ phức tạp. Các cuộc điều tra cho thấy một số tế bào thần kinh trong khu vực này trở nên hoạt động khi các loài động vật sắp xếp các kiểu sọc thành các loại. Điều thú vị là, các nhóm tế bào thần kinh khác nhau phản ứng có chọn lọc với từng loại riêng lẻ.
Tobias Bonhoeffer giải thích: “Việc phát hiện ra các tế bào thần kinh chọn lọc phân loại trong não chuột là một điểm mấu chốt. Nó cho phép chúng tôi lần đầu tiên quan sát hoạt động của các tế bào thần kinh như vậy từ đầu đến cuối quá trình học phân loại. Điều này cho thấy rằng các tế bào thần kinh không tiếp thu tính chọn lọc của chúng ngay lập tức mà chỉ phát triển dần dần trong quá trình học tập. ”
Các tế bào thần kinh chọn lọc thể loại là một phần của trí nhớ dài hạn
Các nhà khoa học lập luận rằng cácchọn lọc thể loại tế bào thần kinh trongvỏ não trước chỉ đóng một vai trò khi kiến thức thu nhận được chuyển từ trí nhớ ngắn hạn sang dài hạn. Ở đó, các ô lưu trữ các danh mục như một phần của bộ nhớ ngữ nghĩa — tập hợp tất cả các kiến thức thực tế. Trong bối cảnh này, chúng ta nên nhớ rằng các danh mục mà chúng ta học được là cách của bộ não để làm cho thế giới của chúng ta trở nên đơn giản hơn. Tuy nhiên, điều đó cũng có nghĩa là những phạm trù đó không nhất thiết phải ‘đúng’ hoặc phản ánh đúng thực tế.
Bằng cách điều tra khả năng học tập thể loại ở chuột, nghiên cứu bổ sung các chi tiết quan trọng về cơ sở thần kinh của tư duy trừu tượng và nhắc nhở chúng ta rằng những suy nghĩ phức tạp không chỉ dành riêng cho con người chúng ta.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature.
Credit: Pixabay / CC0 Public Domain
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Y khoa Howard Hughes đã tìm hiểu thêm về các quá trình của não liên quan đến việc duy trì trí nhớ ngắn hạn khi xảy ra mất tập trung. Trong bài báo đăng trên tạp chíNature Neuroscience, nhóm mô tả các thí nghiệm về trí nhớ mà họ đã tiến hành với chuột trong phòng thí nghiệm và những gì họ học được từ chúng.
Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học đã tìm hiểu thêm về các bộ phận của não có liên quan đến các hoạt động vận động cơ địa. Như một ví dụ, họ đã phát hiện ra rằng vỏ não vận động bên trước (ALM) đóng một vai trò quan trọng khi não tham gia vào việc lập kế hoạch hoạt động. Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu tự hỏi có những thứ gì diễn ra trong não khi nó tham gia vào việc lập kế hoạch cho một nhiệm vụ ngắn hạn, chẳng hạn như thứ tự các nhiệm vụ trong công việc, nhưng bị gián đoạn bởi một số sự kiện khác. Một sự kiện như một cuộc điện thoại bị gián đoạn sẽ ảnh hưởng như thế nào đến khả năng ghi nhớ kế hoạch thực hiện nhiệm vụ của họ?
Để tìm ra nguyên nhân, các nhà nghiên cứu đã áp dụng sự kích hoạt di truyền quang đối với vi khuẩn của vỏ não somatosensory trênnhững con chuột thử nghiệm—chúng chiếu ánh sáng vào phần chuột não chịu trách nhiệm xử lý thông tin từ râu của chúng. Nhưng trước tiên, những con chuộtđược huấn luyện để liếm bên phải của một vật thể nếu chúng cảm nhận được kích thích và ở bên trái của vật thể nếu chúng không. Sau đó, họ cho những con chuột tham gia vào một loại hoạt động lập kế hoạch liên quan đến phản ứng với những gì chúng cảm nhận được bằng râu của mình.
Sau khi chạy thử nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nếu sự mất tập trung xảy ra sớm trong quá trình tiến hành một sự kiện lập kế hoạch, nó có xu hướng tác động lớn hơn nhiều đến khả năng của chuột để nhớ cách nó đã lên kế hoạch để thực hiện một hoạt động. Họ cho rằng phát hiện này chỉ ra rằng ALM có thể có khả năng đàn áp. Khi xảy ra mất tập trung, chuột có thể có tùy chọn chặn thông tin đến, cho phép lưu giữ thông tin quy hoạch ban đầu — phát hiện này có thể áp dụng cho con người. Họ lưu ý rằng cũng có thể trong các thí nghiệm của họ, những con chuột nhận thấy sự mất tập trung thú vị hơn các hoạt động mà chúng đã lên kế hoạch, điều này có thể thay đổi mức độ chúng cho phép thông tin gây mất tập trung được ưu tiên hơn so với thông tin lập kế hoạch ban đầu.
(Nguồn Medicalexpress.com)