UURING KUMMUTAB AJU õPPIMISE IGIVANA TEOORIA

Aastakümneid arvasid teadlased, et õppimine toimub sünapsides või ajurakkude arvukates ristmikutes. Kuid nüüd pakub uus uuring, et õppimine toimub mõnes dendriidis, harus, mis toidab ajuraku sisendeid või neurone.

Uue uuringu tulemused pakuvad ajuõppesse täiesti uue ülevaate.

Ajakirjas, mis on nüüd ajakirjas avaldatud Teaduslikud aruandedkirjeldavad autorid, kuidas nad jõudsid sellele järeldusele pärast neuronite ja rakukultuuride arvutimudelite uurimist.

Aju suures närvivõrgus käituvad neuronid nagu väikesed mikrokiibid, mis võtavad sisendit sisse oma dendriitide kaudu ja - teatud tingimuste saavutamisel - loovad väljundeid oma aksonite abil.

Aksonid on omakorda ühendatud teiste neuronite dendriitidega linkide kaudu, mida nimetatakse sünapsideks. Neuroni kohta on palju rohkem sünapse kui dendriite.

Uue uurimistöö märkimisväärne tulemus on see, et kuna seal tehakse ettepanek, et õppimine toimub dendriitides, mitte sünapsides, on iga neuroni õppimisparameetrid palju väiksemad, kui seni arvati.

"Selles uues dendriitses õppeprotsessis," märgib Iisraeli Bar-Ilani ülikooli Gonda interdistsiplinaarse ajuuuringute keskuse vanemteadur prof Ido Kanter, "on neuroni kohta mõned kohanemisparameetrid, võrreldes tuhandete väikeste ja tundlikud sünaptilise õppimise stsenaariumis. ”

Õppimine toimub kiiremini, kui arvasime

Uue uuringu teine oluline tulemus on see, et õppimisprotsess toimub uues dendriitses mudelis palju kiiremini kui traditsiooniline sünaptiline mudel.

Tulemused võivad avaldada olulist mõju ajukahjustuste ravile ja arvutirakenduste väljatöötamisele - näiteks "sügava õppimise algoritmid" ja tehisintellekt -, mis põhinevad aju tööviisi jäljendamisel.

Teadlased eeldavad, et viimase puhul avab nende uuring ukse täpsemate funktsioonide ja palju kiirema töötlemiskiiruse kujundamisele.

Traditsiooniline sünaptiline õppemudel on juurdunud Donald Hebbi pioneeritöös, mis avaldati 1949. aastal raamatus Käitumise organisatsioon.

See mudel, mida prof Kanter ja tema kolleegid nimetavad "õppimiseks linkide kaudu", soovitab, et õppeprotsessi käigus muutuvad "õppeparameetrid" peegeldaksid sünapsi või linkide arvu neuroni kohta, mis on arvutusüksused närvivõrgus.

"Sõlmede järgi õppimine"

Uues mudelis - mida nad nimetavad sõlmede järgi õppimiseks - soovitavad teadlased, et õppeparameetrid ei kajasta mitte sünapsite arvu, mida neuroni kohta on palju, vaid dendriitide või sõlmede arvu, mida on ainult vähe neuroni kohta.

Seetõttu selgitavad nad, et "neuronite ühendamise võrgustikus" on sünaptilises mudelis õppimisparameetrite arv neuroni kohta "oluliselt suurem" kui dendriitilise mudeli arv.

Nende uuringu põhieesmärk oli võrrelda sünaptilise (lingi) ja dendriitilise (sõlme) õppestsenaariumi ühistulisi dünaamilisi omadusi.

Uuringu autorid jõuavad järeldusele, et nende tulemused "viitavad tugevalt sellele, et neuronaalsetes dendriitides toimub kiirem ja tõhustatud õppeprotsess, sarnaselt sellele, mida praegu omistatakse sünapsidele".

Nõrgad sünapsid mängivad õppimisel võtmerolli

Uuringu teine märkimisväärne järeldus on see, et näib, et nõrgad sünapsid, mis moodustavad suurema osa ajust ja millel arvati olevat õppimisel ebaoluline roll, on tegelikult väga olulised.

Autorid märgivad, et "dünaamikat juhivad vastuoluliselt peamiselt nõrgad lülid".

Tundub, et dendriitses mudelis põhjustavad nõrgad sünapsid õppeparameetrite võnkumist, mitte liikumist „ebareaalsete fikseeritud äärmusteni“, nagu sünaptilises mudelis.

Prof Kanter võtab tulemused kokku, tehes võrdlusi sellega, kuidas me peaksime mõõtma õhu kvaliteeti.

"Kas on mõtet," küsib ta, "mõõta õhukvaliteeti, mida me hingame, paljude pisikeste, kaugete satelliidiandurite kaudu pilvelõhkuja kõrgel või ühe või mitme anduri abil nina vahetus läheduses?"