భవిష్యత్ సంఘటనల సమయాన్ని అంచనా వేయగలవని సూచిస్తున్న సెరెబెల్లం అధ్యయం పర్కింజీ కణాలపై దృష్టి సారించింది

భవిష్యత్తును ఎప్పుడు ఆశించాలో మెదడు ఎలా నేర్చుకుంటుంది

మెదడు ప్రపంచం వచ్చేవరకు కేవలం ప్రతిస్పందించదు. అది తర్వాత ఏం జరగవచ్చో నిరంతరం అంచనా వేస్తూ, కొత్త సమాచారం వచ్చినప్పుడు ఆ అంచనాలను సర్దుబాటు చేస్తుంది. రాడ్‌బౌడ్ యూనివర్సిటీ మరియు ఎరాస్మస్ యూనివర్సిటీ మెడికల్ సెంటర్ పరిశోధకుల ఒక కొత్త ఎలుక అధ్యయం, ఆ ప్రక్రియ ఎలా పనిచేయవచ్చో మరింత వివరాలు జోడిస్తూ, సమయానికి సంబంధించిన ఆశించిన సంఘటనలను నేర్చుకోవడంలో సెరెబెల్లాన్ని కీలక స్థలంగా చూపుతోంది.

Nature Neuroscienceలో ప్రచురితమైన ఈ ఫలితాలు, కాల సంబంధిత సంఘటనల కోసం సంభావ్యత పంపిణీలు సెరెబెల్లం సర్క్యూట్లలో ప్రతినిధ్యం వహిస్తున్నాయని సూచిస్తున్నాయి. భవిష్యత్ సంఘటన ఎప్పుడు జరుగుతుందనే అంచనాకు సంబంధించిన గణాంక సమాచారాన్ని సెరెబెల్లం ప్రధాన అవుట్‌పుట్‌ను ఏర్పరచే పెద్ద, ప్రత్యేక న్యూరాన్లైన పర్కింజీ కణాలు సంకేతీకరిస్తున్నాయని కూడా ఈ పని సూచిస్తోంది.

విస్తృత కారణం వల్ల ఈ అధ్యయం ముఖ్యమైనది. ముందస్తు అంచనా ప్రవర్తనను సాధారణంగా Bayesian inference ద్వారా వివరించబడుతుంది, అంటే కొత్త ఆధారాలు వచ్చినప్పుడు అంచనాలు నవీకరించే గణిత రూపరేఖ. మెదడు కూడా ఇలాంటి రీతిలో పనిచేయవచ్చని నరశాస్త్రవేత్తలు చాలా కాలంగా ప్రతిపాదిస్తున్నారు. ఈ పరిశోధన ఆ అంచనా యంత్రాంగంలోని ఒక భాగం ఎక్కడ ఉండవచ్చో, అది నాడీ కార్యకలాపంలో ఎలా వ్యక్తమవుతుందో మరింత స్పష్టంగా చూపుతోంది.

సమయానుసార సంఘటనను ఆశించేందుకు ఎలుకల శిక్షణ

పరిశోధకులు చాలా నియంత్రిత ప్రవర్తనా వ్యవస్థను ఉపయోగించారు. పెద్ద ఎలుకలను ఒక వెలుగు మెరుపు చూసిన తర్వాత ఒక కంటిపై గాలి పుంజును ఆశించ도록 శిక్షణ ఇచ్చారు. ప్రధాన మార్పిడి సమయం. సంకేతం మరియు గాలి పుంజును నిర్దిష్ట ఆలస్యాలతో కలిపి, జంతువులు ఏదో జరుగుతుందా లేదా అన్నదానితో పాటు, అది ఎప్పుడు జరుగుతుందో ఎలా అంచనా వేస్తాయో పరిశీలించగలిగారు.

ఆ తేడా ముఖ్యమైనది. సమయాన్ని అంచనా వేయడం ప్రవర్తనలో అత్యంత కష్టం అయిన భాగాల్లో ఒకటి. జీవులు గత అనుభవం, ప్రస్తుత సెన్సరీ సమాచారం, మరియు అనిశ్చితిని కలిపి ఉపయోగించాలి. సెరెబెల్లం ఈ విధమైన కాలపరమైన prior knowledge‌ను మోస్తుందా అని పరీక్షించేందుకు ఈ అధ్యయం రూపొందించబడింది.

సీనియర్ రచయిత దేవికా నరైన్ ప్రకారం, ఈ పని వెనుక ఒక సాదా కానీ మౌలిక ప్రశ్న ఉంది: గత అనుభవం మనుషులకు మరియు జంతువులకు అనిశ్చితిని నిర్వహించడంలో సహాయపడితే, ఆ గత అనుభవం మెదడులో ఎక్కడ నిల్వ ఉంది, దాన్ని ఎలా ఉపయోగిస్తారు?

పర్కింజీ కణాలు ఒక సంభావ్య కోడ్‌గా ఎదుగుతున్నాయి

బృందం ప్రతిపాదించే సమాధానం పర్కింజీ కణాల చుట్టూ కేంద్రీకృతమైంది. ఈ న్యూరాన్లు సమన్వయం మరియు మోటార్ లెర్నింగ్‌లో తమ పాత్రకు ఇప్పటికే ప్రసిద్ధి, కానీ కొత్త ఫలితాలు వాటిని ముందస్తు సమయ అంచనాతో మరింత నేరుగా అనుసంధానిస్తున్నాయి. ఈ అధ్యయం అవి కేవలం కదలిక-సంబంధ సమాచారాన్ని పంపవని సూచిస్తోంది. బదులుగా, భవిష్యత్ సంఘటనలు ఎప్పుడు సంభవించే అవకాశం ఉందో దానిపై గణాంక అంచనాలను సంకేతీకరిస్తున్నాయి.

ఆ వ్యాఖ్యానం నిజమైతే, సెరెబెల్లం సమతుల్యత, కదలికలకే పరిమితం కాకుండా మరెన్నో పనుల్లో భాగమని పెరుగుతున్న దృక్పథాన్ని ఇది బలోపేతం చేస్తుంది. సెరెబెల్లం నేర్చుకోవడం మరియు అంచనా వేయడంలో మరింతగా కీలకంగా భావించబడుతోంది, మరియు ఈ పని ఒక నిర్దిష్ట గణనాత్మక పాత్రను జోడిస్తోంది: గత అనుభవం నుంచి తీసుకున్న కాలపరమైన సంభావ్యత పంపిణీలను ప్రతినిధ్యం వహించడం.

ఇది గణనీయమైన భావనాత్మక మార్పు. సమయాన్ని ఒక సాధారణ గడియార పనిగా చూడడం బదులు, మెదడు అంచనా వేసిన సంఘటన సమయాల కోసం ఒక సంభావ్యతా పటం ఉంచుకుంటుందనే భావనను ఈ ఫలితాలు మద్దతు ఇస్తున్నాయి, మరియు అనుభవంతో దాన్ని నవీకరిస్తుంది.

ఇక్కడ Bayesian ఆలోచనలు ఎందుకు ముఖ్యమో

Bayesian inference తరచూ ప్రస్తావించబడుతుంది, ఎందుకంటే అది అనిశ్చిత వాతావరణంలో జీవితం ఎలా ఉంటుందో ఒక మౌలిక అంశాన్ని పట్టుకుంటుంది. అంచనాలు చాలా అరుదుగా ఖచ్చితంగా ఉంటాయి. బదులుగా, అవి నమ్మకం స్థాయిలతో మరియు మారుతున్న అవకాశాలతో వస్తాయి. ఒక వెలుగు మెరుపు త్వరలో ఒక సంఘటన జరుగుతుందనే సంకేతం ఇవ్వవచ్చు, కానీ ఎల్లప్పుడూ అదే క్షణంలో కాదు. అందుకే ఉపయోగకరమైన మెదడు కేవలం అనుబంధాలనే కాదు, పంపిణీలను కూడా నిల్వ చేయాలి.

డచ్ బృందం కనుగొన్న విషయాలు ఆ తర్కానికి అనుగుణంగా ఉన్నాయి. వారి అధ్యయం సెరెబెల్లం ఆ పంపిణీలను నేర్చుకుంటుందని, మరియు పర్కింజీ కణాలు వాటి గురించి సమాచారాన్ని మోస్తున్నాయని సూచిస్తోంది. ప్రాయోగికంగా చూస్తే, మెదడు సమయాన్ని ప్రతిఫలిత చర్యగా కాకుండా గణాంక సమస్యగా పరిగణించవచ్చు.

ఒక వస్తువును పట్టుకోవడం, ఆశించిన గాలి పుంజుకు ముందు కంటి బొమ్మ మూసుకోవడం, లేదా మారుతున్న వాతావరణంలో కదలికలను సమన్వయం చేయడం వంటి వాటికి సంఘటనలు ఎప్పుడు జరగబోతున్నాయో అన్న నేర్చుకున్న అంచనాలు ఎంత ముఖ్యమో ఈ ఆలోచన వివరిస్తుంది.

ఈ ఫలితాలు ఈ ప్రయోగం దాటి ఏమి సూచించగలవు

ఈ అధ్యయం ఇప్పటికీ ఒక జంతు ప్రయోగమే, అందువల్ల దాని వాదనలను ఆ స్థాయిలోనే చూడాలి. కానీ విస్తృత ప్రాముఖ్యత స్పష్టంగా ఉంది. సెరెబెల్లర్ సర్క్యూట్లు సంఘటన సమయంపై prior knowledge‌ను సంకేతీకరిస్తే, ముందస్తు అంచనా ప్రవర్తన ఎప్పుడు, ఎలా విఫలమవుతుందో లేదా మారుతుందో పరిశీలించడానికి నరశాస్త్రవేత్తలకు మరింత ఖచ్చితమైన స్థలం దొరుకుతుంది.

ఇది సారాంశ గణనాత్మక సిద్ధాంతాలు జీవశాస్త్రంలో ఎలా అనుసంధానమవుతాయో అనే చర్చను కూడా మరింత లోతుగా చేస్తుంది. Bayesian మోడళ్లు శక్తివంతమైనవి, ఎందుకంటే అవి ప్రవర్తనను గణితపరంగా వివరిస్తాయి. వాటి పరిమితి చాలాసార్లు నాడీ స్థాయిలో వాటిని ఎలా అమలు చేయాలో గుర్తించడం కష్టం కావడమే. ఇలాంటి అధ్యయనలు ఒక నిర్దిష్ట prior‌కు సెల్యులార్ మరియు సర్క్యూట్-స్థాయి ఆధారాన్ని ప్రతిపాదిస్తూ ఆ అంతరాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడతాయి.

అంటే సెరెబెల్లమే మొత్తం కథ అని కాదు. మెదడులో అంచనా విస్తరించి ఉంటుంది, ఇతర ప్రాంతాలు కూడా ఖచ్చితంగా తోడ్పడతాయి. కానీ కొత్త పని సెరెబెల్లం ఈ ప్రక్రియకు దూరంగా లేదని బలమైన వాదన చేస్తోంది. అనుభవం సమీప భవిష్యత్తును ఉపయోగపడే అంచనాగా మారే చోట్లలో ఇది ఒకటి కావచ్చు.

• ఈ అధ్యయంలో ఎలుకలను దృశ్య సంకేతం తర్వాత గాలి పుంజును ఆశించేటట్లు శిక్షణ ఇచ్చారు.
• సెరెబెల్లర్ సర్క్యూట్లు సంఘటన సమయానికి సంబంధించిన సంభావ్యత పంపిణీలను నేర్చుకుంటాయని ఆధారం లభించింది.
• భవిష్యత్ సంఘటనలు ఎప్పుడు జరుగుతాయనే అంచనాలను పర్కింజీ కణాలు సంకేతీకరిస్తున్నట్లుగా కనిపిస్తోంది.
• ఈ ఫలితాలు Bayesian-శైలిలోని అంచనాకు నాడీ స్థాయి అమలును మద్దతు ఇస్తున్నాయి.

ఈ వ్యాసం Medical Xpress నివేదిక ఆధారంగా రూపొందింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.