Los seres humanos tienen la capacidad de combinar creativamente sus recuerdos para resolver problemas y extraer nuevas percepciones, un proceso que depende de los recuerdos para eventos específicos conocidos como memoria episódica. Pero aunque la memoria episódica se ha estudiado ampliamente en el pasado, las teorías actuales no lo hacen fácilmente.explicar cómo las personas pueden usar sus recuerdos episódicos para llegar a estos nuevos conocimientos.
Resultados de un equipo de neurocientíficos e investigadores de inteligencia artificial en DeepMind, la Universidad Otto von Guericke de Magdeburgo y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas DZNE, publicación en la revista neurona el 19 de septiembre, brinde una ventana a la forma en que el cerebro humano conecta los recuerdos episódicos individuales para resolver problemas.
Por ejemplo, imagina que ves a una mujer conduciendo un coche en tu calle. Al día siguiente, ves a un hombre conduciendo exactamente el mismo coche en tu calle. Esto podría desencadenar el recuerdo de la mujer que viste el día anterior, ypodría razonar que la pareja vive junta, dado que comparten un automóvil.
Los investigadores proponen un mecanismo cerebral novedoso que permitiría que los recuerdos recuperados desencadenen la recuperación de otros recuerdos relacionados de esta manera. Este mecanismo permite la recuperación de múltiples recuerdos vinculados, que luego permiten al cerebro crear nuevos tipos de conocimientos como estos.
En común con las teorías estándar de la memoria episódica, los autores postulan que los recuerdos individuales se almacenan como rastros de memoria separados en una región del cerebro llamada hipocampo.
"Los recuerdos episódicos pueden decirle si ha conocido a alguien antes o dónde estacionó su automóvil", dice Raphael Koster @raphael_koster, investigador de DeepMind @DeepMindAI. "El sistema hipocampal respalda este tipo de memoria,que es crucial para un aprendizaje rápido ".
A diferencia de las teorías estándar, la nueva teoría explora una conexión anatómica desatendida que sale del hipocampo a la corteza entorrinal vecina, pero luego regresa inmediatamente. Es esta conexión recurrente, pensaron los investigadores, la que permite que los recuerdos recuperados del hipocampodesencadenar la recuperación de más recuerdos relacionados.
Los investigadores idearon una forma de probar esta teoría tomando imágenes de resonancia magnética funcional de 7 Tesla de alta resolución de 26 hombres y mujeres jóvenes mientras realizaban una tarea que les exigía extraer conocimientos de eventos separados.
A los voluntarios se les mostraron pares de fotografías: una de una cara y otra de un objeto o un lugar. Cada objeto y lugar individual aparecía en dos pares de fotos separados, cada uno de los cuales incluía un rostro diferente. Esto significaba que cada par de fotos eravinculado con otro par a través del objeto compartido o la imagen del lugar.
En una segunda fase del experimento, los investigadores probaron si los participantes podían inferir la conexión indirecta entre estos pares de fotos vinculados mostrando una cara y pidiendo a los participantes que eligieran entre otras dos caras. Una de las opciones: la correctauno - se había emparejado con el mismo objeto o imagen de lugar, y el otro no.
Los investigadores supusieron que la cara presentada desencadenaría la recuperación del objeto o lugar emparejado y, por lo tanto, desencadenaría la actividad cerebral que pasaría del hipocampo a la corteza entorrinal. De manera crucial, los investigadores también esperaban ver evidencia de que esta actividad luegopasar de nuevo al hipocampo para activar la recuperación de la cara vinculada correcta.
"Utilizando técnicas especializadas desarrolladas en nuestro laboratorio en Magdeburgo, pudimos separar las partes de la corteza entorrinal que proporcionan la entrada al hipocampo", dice Yi Chen, investigador de la Universidad Otto von Guericke. "Esto nos permitiómedir con precisión los patrones de activación en la entrada y salida del hipocampo por separado ".
Los investigadores entrenaron un algoritmo informático para distinguir entre la activación de escenas y objetos dentro de estas regiones de entrada y salida. Luego, el algoritmo se aplicó cuando solo se mostraban caras en la pantalla. Si el algoritmo indicaba la presencia de información de escena u objeto en estasensayos, solo podría ser impulsado por los recuerdos recuperados de la escena vinculada o las fotos del objeto.
"Nuestros datos mostraron que cuando el hipocampo recupera un recuerdo, no lo pasa simplemente al resto del cerebro", dice Dharshan Kumaran de DeepMind @dharshsky. "En cambio, recircula la activación de regreso al hipocampo,desencadenando la recuperación de otros recuerdos relacionados ".
Los investigadores piensan en los resultados del algoritmo como una síntesis de teorías nuevas y antiguas.
"Los resultados podrían considerarse lo mejor de ambos mundos: preserva la capacidad de recordar experiencias individuales al mantenerlas separadas, mientras que al mismo tiempo permite que los recuerdos relacionados se combinen sobre la marcha en el punto de recuperación",dice Kumaran. "Esta capacidad es útil para comprender cómo encajan las diferentes partes de una historia, por ejemplo, algo que no es posible si recuperas un solo recuerdo".
Los autores creen que sus resultados podrían ayudar a la IA a aprender más rápido en el futuro.
"Si bien hay muchos dominios en los que la IA es superior, los humanos todavía tienen una ventaja cuando las tareas dependen del uso flexible de la memoria episódica", dice Martin Chadwick @MartinJChadwick, otro investigador de DeepMind. "Si podemos entender los mecanismosque permiten a las personas hacer esto, la esperanza es que podamos replicarlos dentro de nuestros sistemas de IA, proporcionándoles una capacidad mucho mayor para resolver problemas nuevos rápidamente ".
Esta investigación fue financiada por DeepMind y la fundación de investigación alemana.
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