Heyvanlar əvvəlki bilikləri yenidən istifadə edərək və uyğunlaşdıraraq yeni, mürəkkəb vəzifələri həll edirlər. Bu çeviklik yalnız təcrübə məzmunundan deyil, həm də strukturundan asılıdır. Erkən təlim proqramları xüsusilə vacibdir: zəif qurulmuş təcrübələr abstraksiyaya mane ola bilər və ümumiləşdirilməni məhdudlaşdırır. Bununla birlikdə, təcrübə gələcək öyrənməni formalaşdıran sinir mexanizmləri hələ də aydın deyil. Burada biz sıçanlarda mürəkkəb zamanlama davranışını öyrənmək üçün istifadə olunan qoxu zamanlama vəzifəsi üzrə təkrarlanan sinir şəbəkələrini (RNN) öyrəndik və sonra model proqnozlarını sıçan davranışı və medial entorhinal korteks qeydləri ilə sınadıq. Qərarlı erkən təcrübə olmadan həm RNNlər, həm də siçanlar sərt, səhvə meylli strategiyalar inkişaf etdirdilər, strukturlaşdırılmış təlim isə vəzifəni əks etdirən sinir fəaliyyətini təşviq etdi. Dinamik sistemlərin təhlili ilə müxtəlif təlim proqramlarının şəbəkə dinamikasını necə formalaşdırdığını və bu dinamiklərin vəzifələrin mürəkkəbliyi artdıqca abstraksiyaya və ümumiləşdirməyə dəstək verdiyini araşdırdıq. Bu tapıntılar göstərir ki, əvvəlki təcrübə strukturunun, bioloji sistemlərdə və hesablama modellərində nə qədər çevik, ümumiləşdirilə bilən biliklərin ortaya çıxmasını idarə edir.
Öyrənmə heyvanlara yeni strategiyalara yeni təcrübələri yenidən quraraq yeni vəzifələrə uyğunlaşmağa imkan verən çevik bilik quruluşları qurmağa imkan verir. Bu təlim tərkibi təbiətinin əvvəlki təcrübələrin strukturunun gələcək problemlərin həlli üçün vacib olduğunu göstərir. Lakin, pis qurulmuş tədris proqramları heyvanların qovulmasına səbəb ola bilər, yalnız qismən məqsədlərinə nail olan optimal olmayan həll yollarına davam edirlər1. Keçmiş təcrübələrin təşkili ilə gələcək öyrənməni formalaşdıran sinir mexanizmləri hələ də az başa düşülür. Buna görə də soruşduq: Keçmiş təcrübələrin quruluşu həm biliş strategiyalarını, həm də çevik tapşırıqların yerinə yetirilməsini dəstəkləyən əsas sinir dairəsinin dinamikasını necə formalaşdırır?
Keçmiş təcrübələr tez-tez təcrübə təcrübəsi primitivləri adlanan öyrənilmiş davranışların atom vahidlərinin kitabxanası kimi konseptuallaşdırılır, hər biri əsas məqsədi yerinə yetirir. Mümkün davranışlar bu primitivləri davranış proqramlarına2,3,4,5 tərtib edərək yaranır. Laboratoriya və real dünya parametrlərində, sadə formalaşdırma tapşırıqları və ya təcrübələri tez-tez kompleks davranışları daha sonra birləşdirilə bilən və ya kompozitə edilə bilən alt birləşmələrə bölünərək daha geniş hədəflərə nail ola bilən strategiyalara çevirir6,7,8,9. Bununla birlikdə, əvvəlki təlimin quruluşu bilimi necə dəyişdirir1 - bu, tez -tez aydın deyil. Bundan əlavə, protokolların və ya təcrübələrin təbii quruluşunun formalaşdırılması, əmələ gələn strategiyaları təhrif edərək, vəzifələrin necə həll edilməsi lazım olduğu barədə fərziyyələrə əlçatmaz şəkildə yer verir. Bu çətinliklər heyvanların üst-üstə düşən xüsusiyyətlərlə kontekstlərdə fərqli hərəkətləri yerinə yetirmələri lazım olduqda gücləndirilir, burada heç bir müşahidə düzgün davranışı etibarlı şəkildə bildirmir10,11,12,13.
Mümkün olan kompleks kontekstdən asılı davranışların inkişafı hadisələri problem məkanına bağlamaq və təcrübəyə əsaslanan məntiqli yanaşmalar yaratmaq üçün mnemonik fikirləşmə tələb edir. Orta temporal lob strukturları (MTL) kontekstdən asılı, epizodik öyrənməni dəstəkləyir14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, və onların fəaliyyəti seçilmiş biliş strategiyası ilə əlaqələndirilir24,25,26,27,28. MTL daxilində medial entorhinal korteks (MEC) təkrar əlaqədədir29,30,31,32, naviqasiya zamanı qrət kimi tənzimlənir33 və kontekstdən asılı fəaliyyət və vaxtla əlaqəli fəaliyyət göstərir34,35,36,37,38,39 və mürəkkəb öyrənmə və vaxtlandırma davranışları üçün lazımdır24,37. Bu xüsusiyyətlər MEC-in məkan və vaxt quruluşlu fəaliyyətin necə yaradılması üçün cəlbedici əsaslı nəzəriyyələrə səbəb olub40,41; lakin əvvəlki təcrübələrin kontekstə aid xüsusi trajektorları keçən təkrarlanma dinamikasını necə formalaşdıracağı hələ də aydın deyil. MEC, buna görə də, neyron dinamikasında təcrübədən asılı dəyişikliklərin gələcək strategiya öyrənməsinə təsir edə biləcəyi namizəd bölgəsidir.
Xüsusilə, silikoda da göstərilmişdir ki, təlimdən əvvəlki addımlar dinamik sistemləri mürəkkəb problemlərin həllində heyvanlar tərəfindən istifadə olunanlara bənzər strategiyaları qəbul etmək üçün yönləndirə bilər6,42,43. Təkrarlanan sinir şəbəkələri (RNN) həmçinin nisbətən mürəkkəb vaxt müqayisəsinin tapşırıqlarını yerinə yetirməyi öyrənə bilər, bu da heyvanlarda müşahidə olunan sinir dinamikasının əsas xüsusiyyətlərini 44 -dən etibarlı şəbəkə bağlanma motivlərindən istifadə edərək təkrarlaya bilər45. Həqiqətən, RNN-lər heyvanlara bənzər vəzifə primitivlərini öyrənmək və yenidən istifadə etmək üçün təlim ala bilərlər46,47, və müxtəlif öyrənmə strategiyalarına əsaslanan müxtəlif nəticələri dəstəkləmək üçün bir çox vəzifə təmsilçiləri necə tərtib edilə biləcəyini araşdırmaq üçün çox vəzifəli öyrənmə aparmaq üçün təlim ala bilərlər47,48,49. Buna görə də süni şəbəkələrdə öyrənmə modeli öyrənmədə strategiyaların necə inkişaf etdiyini və keçmiş təcrübəsinin elementlərini tərtib etmək üçün heyvanların hansı yanaşmaları tətbiq etdiyini əsas məlumat verə bilər. Kritik olaraq, bir çox əvvəlki iş ciddi ortogonal giriş boşluqları olan vəzifə primitivilərinə əsaslanır4 və ya girişləri müəyyən edən açıq kontekstlə tapılan vəzifələri anlamağa çalışır47,48,50, bu da əksər laboratoriya parametrlərində və ya real dünya təcrübələrində belə deyil.
Mexanik proqnozlar yaratmaq üçün, biz RNN-ləri qoşlarda davranış formalaşdırma prosedurlarından əldə edilmiş məhdudiyyətlərdən istifadə edərək qoxunu zamanlaşdırma vəzifəsi üzrə təlim verdik. Bu yanaşma erkən təcrübələrin quruluşunun öyrənmə ilə əlaqəli dinamiklərin və biliş strategiyalarının ortaya çıxmasına necə təsir etdiyini yoxlamağa imkan verdi. RNN dinamikasının təhlili ortaya çıxdı ki, yaxşı qurulmuş təlim əvvəlcədən şəbəkə fəaliyyətini abstraksiya və çevik ümumiləşdirmə üçün hesablama substratını təşkil edən fərqli aşağı ölçülü motivlərə təşkil edir. Buna müqayisədə, zəif strukturlu təlim bu motivləri irəli sürməyib və vəzifələrin yerinə yetirilməsinin pozulması ilə nəticələnmir. Sonra bu proqnozları təcrübə ilə sınaqdan keçirdik, uyğun formalaşdırma ardıcıllıqları ilə təlim olunan siçanlardan davranış və elektrofizioloji qeydlər istifadə etdik. Yaxşı qurulmuş erkən təcrübə alan siçanlar modellərdə müşahidə olunanlara bənzər daha yaxşı ümumiləşdirmə və MTL fəaliyyət nümunələri nümayiş etdirdilər. Bu nəticələr birgə göstərir ki,
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
