为了区分背景,动物认为概率似的,研究表明

啮齿类动物教给神经科学家的很多东西之一是,在一个叫做海马体的区域,大脑为每一个独特的空间环境创建一个新的地图,例如,一个不同的房间或迷宫。但迄今为止,科学家们一直在努力研究动物是如何决定一个环境是否足够新颖,值得创造或至少是修改这些心理地图的。一项研究表明eLife,麻省理工学院和哈佛研究人员提出了一种新的理解:“重新映射”的过程可以在数学上建模作为啮齿动物的概率推理的壮举。
该方法为科学家提供了一种新的方式来解释许多实验,这取决于测量Remaping来调查学习和记忆。Remaprappe对该追求的成分是一体的,因为动物(和人)与之密切学习上下文海马图显示了动物认为自己所处的环境。
“人们之前曾问过‘是什么环境变化导致海马体产生新地图?’但目前还没有任何明确的答案。”“这取决于各种各样的因素,这意味着动物如何定义环境一直是个谜。”
桑德斯是在谢尔曼法国卫生威尔逊,谢尔曼飞雪德尔·威尔逊实验室的博士教授,聘请了菲尔德研究所教授,学习记忆研究所和麻省理工学院的生物学和大脑和脑和脑和认知科学部门。他也是大脑,思想和机器中心的成员。该对与哈佛大学教授在研究中合作了Samuel Gershman。
从根本上重新映射的问题,经常导致实验室报告冲突,混乱,或令人惊讶的结果,是科学家不能简单地确保他们的老鼠,他们已经从实验环境上下文B,或仍在上下文中,即使某些环境条件,如温度或气味,无意中改变了。老鼠探索和推断迷宫的形状、气味、灯光、障碍物的位置、奖励或它们必须执行的任务等条件是否发生了足够的改变,从而触发完整或部分的重新映射,这取决于老鼠。
因此,桑德斯、威尔逊和格什曼认为,科学家应该通过使用贝叶斯统计数据对老鼠的推理进行数学计算来预测重新映射,而不是试图根据实验设计应该诱导的结果来理解重新映射,它量化了从一个不确定的假设开始,然后随着新信息的出现而更新的过程。
“你从未经历过两次的情况。第二次总是略有不同,”桑德斯说。“你需要回答这个问题:'这种差异只是在这种情况下正常变化的结果,或者这种差异实际上是不同的上下文吗?'在您第一次遇到差异时,您无法确定,但在您经历了许多时期并获得了什么样的变化的感觉之后,有什么变化不是,你可以立即拿起东西时出现在线。“
三人将他们的方法称为“隐藏状态推理”,因为对动物来说,可能发生的环境变化是一种必须被推断出来的隐藏状态。
在这项研究中,作者们描述了几个案例,在这些案例中,隐藏状态推理可以帮助解释先前研究中观察到的重新映射或缺乏重新映射的现象。
例如,在许多研究中,很难预测啮齿类动物在迷宫中通过的一些线索(例如,灯光或蜂鸣器)的改变会如何影响它是生成一个全新的地图,还是部分地重新绘制当前的地图,以及在多大程度上影响。大部分数据显示线索的变化和重新映射之间没有明显的“一对一”关系。但是新的模型预测了随着更多线索的变化,啮齿类动物如何从对环境是否新奇(因此部分重新定位)感到不确定过渡到对环境是否新奇(因此部分重新定位)感到足够肯定从而完全重新定位。
在另一项研究中,该模型提供了一种新的预测,以解决科学家逐渐“变形”啮齿类动物围场形状时产生的重新映射模糊。例如,当他们让老鼠熟悉方形和圆形的环境,然后尝试测量它们被放置在中间形状(如八边形)时如何以及是否重新映射时,多个实验室发现了不同的结果。一些实验室看到了完全的重新映射,而另一些只观察到部分的重新映射。新的模型预测了这是如何实现的:老鼠暴露在中间环境后再训练更有可能比暴露于中间形状完全重新映射在训练中早些时候,因为他们更有经验确定原来的环境,因此更确定,中间一个是真正的改变。
模型的数学甚至包括一个可以解释各个动物之间差异的变量。桑德斯正在寻找以这种方式重新思考的旧结果可以让研究人员了解为什么不同的啮齿动物对类似的实验变得如此可变地反应。
最终,桑德斯说,他希望这项研究能够帮助其他重新绘制地图的研究人员采用一种新的方式来思考令人惊讶的结果——通过考虑他们的实验给他们的实验对象带来的挑战。
他说:“动物不能直接获得环境身份,但必须推断它们。”“概率方法捕捉了不确定性在推理发生时发挥作用的方式。如果我们正确地描述了动物面临的问题,我们就能理解不同情况下的不同结果,因为这些差异应该源于一个共同的原因:隐藏状态推理的工作方式。”
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