果蝇如何快速“计数”气味,新模型告诉你

时间:2022年11月2日
来源:Nature Communications

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科学家们创造了一个新的模型,展示果蝇如何快速“计数”气味。这个模型受到在线流媒体平台的启发,未来可以用来帮助理解人类大脑是如何记录数据的。

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想象一下,你坐在家里,听到有人敲前门。你透过窗户看到外面有个陌生人。几乎立刻,你的大脑就知道你以前从未见过这个人。也许你感到害怕,假装不在家。

现在,想象一个亲密的朋友或家人在外面,而不是一个陌生人。几乎只要你看到他们,你的大脑就知道你在过去见过这个人很多次。

你的大脑不断地计算你与特定的视觉或气味的经历。即使你不记得所有的细节,这些细节也会影响你最初对这种情况的反应——是避免它还是接受它。从进化的角度来看,这种瞬间的反应可能意味着生与死的区别。

科学家们并不完全确定这一过程在我们大脑中是如何工作的。但现在,冷泉港实验室(CSHL)的研究人员萨克特·纳夫拉克哈基于果蝇大脑数据创建了一个新的计算模型,可能会让我们更接近答案。

“我们研究果蝇的大脑已经有一段时间了,”Navlakha说。“它有大约10万个神经元,许多连接是在单个神经元和突触的水平上已知的。它们为我们提供了一个了解大脑如何工作的视角。”

在《自然通讯》上发表的一篇论文中,Navlakha和他的团队回顾了2017年一项研究的数据,该研究对果蝇暴露在新的和熟悉的气味中时的大脑进行了成像。

纳夫拉克卡假设,昆虫可以区分四类:它们第一次闻到的东西,第二次闻到的东西,第三次闻到的东西,以及它们以前遇到过很多次的东西。

他创造了他所谓的“1-2-3-many”计数草图。计数草图在计算机科学中用于提供快速、近似的计数。例如,YouTube使用计数草图来跟踪视频的观看次数。纳夫拉克卡怀疑生物可能会做同样的事情。他说:

“我们从一个经典的计算机科学方法中获得灵感来解决这个问题。这种方法的一种变体实际上被果蝇用来解决跟踪它们经历不同气味的次数的相同问题。”

人类可能使用类似的,但更复杂的计数系统。Navlakha解释说,这是未来研究的一个领域:

“人们还没有在人类身上做过类似的记忆测试。我们想看看这个模型是否也能解释人类的记忆计数(能力),以及这种计算在阿尔茨海默氏症或帕金森症患者中可能受到的影响。”

文章标题

A neural theory for counting memories

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