大脑感知宇宙空间扩展的能力

小孩子有时认为月亮是跟着他们,或者他们可以伸出手去碰它。它似乎比正比于其真实的距离更近。作为我们日常生活中,我们倾向于认为我们导航空间以线性方式。但索尔克的科学家们发现,探索环境导致的神经表征时间在出人意料的方式生长。

研究结果,发表在自然神经科学2022年12月29日,表明海马神经元的空间导航、内存和规划代表空间的方式符合非线性双曲几何——三维区域生长外成倍增长。(换句话说,它的形状像内部不断扩大的沙漏)。研究人员还发现,这个空间的大小与成长时间在一个地方。和大小是增加对数的方式最大可能的增加相匹配的信息处理的大脑。

这一发现提供了有价值的分析方法涉及学习和记忆的神经认知障碍的数据,如阿尔茨海默氏症。

“我们的研究表明,大脑并不总是线性的方式行动。相反,神经网络函数沿着曲线不断扩大,可使用双曲几何和分析和理解信息理论Tatyana Sharpee索尔克教授说,“持有人的埃德温·k·亨特椅子,他领导了这一研究。“这是令人兴奋,神经反应在大脑的这个区域形成了一个地图与经验的基础上扩大的时间投入在一个特定的地方。甚至影响了微小偏差及时当动物跑的更慢或快通过环境。”

Sharpee的实验室使用先进的计算方法,以更好地了解大脑是如何工作的。他们最近率先使用双曲几何像气味分子,更好地理解生物信号以及气味的感知。

在最近的研究中,科学家们发现,双曲几何引导神经反应。双曲映射的感官分子和事件被认为与双曲神经地图。空间表征动态扩展与老鼠的时间花了相关探索每个环境。当一只老鼠通过一个环境移动更慢,它获得了更多的信息空间,造成的神经表征增长更多。

“研究提供一种新的视角与经验,如何改变神经表征“环球Zhang说,Sharpee的实验室的研究生。“几何原则确定在我们的研究中还可以指导今后的努力理解神经活动在不同的大脑系统。”

“你只会认为双曲几何应用在宇宙范围内,但这不是真的,”Sharpee说。“我们的大脑的工作比慢得多光的速度夸张的效果,这可能是一个原因能理解的空间而不是天文的观测。接下来,我们想了解更多关于这些动态的双曲表示大脑生长、相互作用和相互沟通。”

作者还包括p .普林斯顿大学的迪伦丰富和阿尔伯特·k·李Janelia研究校园霍华德休斯医学研究所。