A zaj normatív értelmezése az idegrendszerben

szerda, 2016, október 26
Az agy egy olyan természetes objektum, melyben a megfigyelhető jelenségeknek "jó okuk van" ott lenni. Ennek a magyarázata az, hogy az agy, mint adatív rendszer formálódik a környezethez annak érdekében, hogy a felmerülő kihívásoknak minél hatékonyabban tudjon megfelelni. A tetemes méretű neurális zaj ebben a kontextusban hosszú ideje fejtörést okoz az idegtudománynak: miért változik kísérletről kísérletre az idegsejtek válasza? Ha az agy amúgy optimumhoz közeli teljesítményt tud nyújtani számos feladatban, ez a szembeötlően hibás működés miért van jelen?
 
Orbán Gergő a Wigner Lendület Komputációs Idegtudomány Csoport vezetője Pietro Berkessel (Brandeis University), Fiser Józseffel (CEU) és Lengyel Mátéval (University of Cambridge) együttműködve erre a két kérdésre dolgoztak ki választ egy elméleti modell felhasználásával. A kritikus megfigyelés, melyen az elmélet alapszik az, hogy éppen úgy, ahogyan az idegsejtek válaszának intenzitása is szisztematikus változásokat mutat a környezeti ingerek megváltozásának hatására, hasonló szisztematikus változások figyelhetőek meg az idegsejtek zajának alakulásában is. A korábbi elméleti megközelítéseket kiterjesztve — melyek a neurális válaszok célját az ingerek legvalószínűbb értelmezésének felfedezésében igyekeztek felfedezni —, a felvázolt elmélet az ingerek értelmezésének bizonytalanságát képes megjeleníteni. Az elmélet központi eleme az, hogy az idegrendszer a lehetséges értelmezéseken úgynevezett sztochasztikus mintavételezést végez, mely gépi tanulási/mesterséges intelligencia kutatásokból jól ismert matematikai módszer valószínűségeloszlások reprezentációjára. A sztochasztikus mintavételezés elvének legfontosabb következménye az, hogy kapcsolat teremthető az érzékelés bizonytalansága és az idegsejtek válaszának variabilitása között: minél nagyobb az érzékelés bizonytalansága, annál nagyobb az idegsejtek variabilitása.
 
A tekintélyes Neuron szaklapban megjelent cikkükben Orbán Gergőék az irodalomban fellelhető adatok változatos jelenségeinek analízisével megmutatták, hogy a néhol ellentmondásosnak tűnő mérések egységes formalizmusban értelmezhetőek és az elmélet jóslatai is egybevágnak a kísérleti eredményekkel. Ezek az eredmének új megvilágításba helyeznek számos korábbi kísérletet és demonstrálják azt, hogy a zajos neurális válaszok az agy optimális működéséhez járul hozzá.
 
További részletek a munkáról Gilicze Bálint mta.hu-n megjelent cikkéből ismerhetőek meg, avagy a csoport honlapján lelhetőek fel (golab.wigner.mta.hu)
 
(kép forrása: Szigeti Tamás, mta.hu)

 

hírkategória: 
Címkefelhő: