迁移学习怎么发生？麻省理工新研究：记忆细胞解释发生的新情况
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【迁移学习怎么发生？麻省理工新研究：记忆细胞解释发生的新情况】发表在《自然神经科学》上的一项新研究发现 ， 当发生与过去事件类似的新事件时 ， 存储先前经验的抽象记忆的海马神经元会激活 。
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想象一下 ， 你正和朋友在一家新开的餐厅共进晚餐 。 你可以尝试以前没有吃过的菜肴 ， 周围的环境对你来说是陌生的 。 然而 ， 你的大脑知道你有过类似的经历——细读菜单 ， 点开胃菜 ， 大口吃甜点 ， 这些可能都是你外出就餐时做过的一系列事情 。
麻省理工学院的神经学家现在已经确定了编码整体经历的每个不同部分的细胞群 。 这些存储在海马体中的记忆块在每次发生类似经历时都会被激活 ， 并且与存储特定位置详细记忆的神经代码不同 。
研究人员认为 ， 他们在一项对老鼠的研究中发现的这种“事件代码” ， 可能会帮助大脑解释新的情况 ， 并通过使用相同细胞来代表相似经历 ， 从而学习新的信息 。
麻省理工学院的生物学和神经科学教授利根川进说：“当你遇到新的事物时 ， 大脑中会有一些新的、显著的刺激 ， 但你已经对这个新的经历有了相当多的了解 ， 因为这个经历与你之前的某个经历十分类似 。 ”
记忆编码很抽象
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众所周知 ， 大脑海马体中的某些细胞专门存储特定位置的记忆 。 对老鼠的研究表明 ， 当老鼠处于一个特定的位置 ， 或者当老鼠梦到那个位置时 ， 在海马体内被称为“位置细胞”的神经元就会激活 。
在这项新研究中 ， 麻省理工学院的研究小组想要研究海马体是否也储存记忆中更抽象的元素 。 也就是说 ， 无论你在哪里吃甜点 ， 这样的细胞可能对“甜点”编码 ， 而不是对这家特定的餐厅编码 。
为了验证这一假设 ， 研究人员测量了小鼠重复走四圈迷宫时海马CA1区域神经元的活动 。 每跑完四圈 ， 老鼠们就会得到奖励 。 不出所料 ， 研究人员发现 ， 当老鼠到达迷宫的特定位置时 ， 特定的位置细胞就会被激活 。 然而 ， 研究人员还发现 ， 在老鼠到达某一圈时 ， 特定圈数的细胞被激活了 ， 而其他圈数的则没有 。 CA1中大约30%的神经元参与了这个“事件代码”的生成 。
研究的主要作者、麻省理工学院的ChenSun表示：“这给了我们一个初步的暗示 ， 除了位置编码 ， 海马体的细胞还受到这个被称为第一圈或第二圈、第三圈、第四圈的独立经历块的影响 。 ”
为了进一步探索这个想法 ， 研究人员训练老鼠在第一天走方形迷宫 ， 然后在第二天走圆形迷宫 ， 每走四圈 ， 它们还是会得到奖励 。 他们发现位置细胞改变了老鼠的活动 ， 反映了新的环境 。 然而 ， 无论迷宫的形状如何 ， 老鼠在走每一圈时 ， 相同的特定圈数细胞都激活了 。 圈数编码细胞的活动在研究人员随机缩短或延长圈数时也保持一致 。
Sun说：“即使在新的空间位置 ， 细胞仍然维持着圈数的编码 ， 这表明原来为方形迷宫第一圈编码的细胞现在已经转换为圆形迷宫第一圈编码了 。 ”
研究人员还表明 ， 如果他们使用光遗传学来抑制来自大脑内侧内嗅皮层(MEC)的感觉输入 ， 圈数编码就不会发生 。 他们现在正在研究MEC区域提供什么样的输入来帮助海马体创造由经历块组成的记忆 。
两种不同的编码方式
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这些发现表明 ， 每次你吃晚饭时（无论你在哪吃、吃什么） ， 类似的记忆细胞都会被激活 。 研究人员推断 ， 海马体包含“两个相互独立的可控编码” ， Sun说 。 其中一种编码位置、时间和感官输入的连续变化 ， 而另一种将整个体验组织成更小的块 ， 再将其归入已知的类别 ， 如开胃菜和甜点 。
利根川进说：“我们相信这两种海马体编码都是有用的 ， 而且都很重要 。 如果我们想要记住特定经历中发生的所有细节 ， 每时每刻发生的变化 ， 那么必须有持续的监控 。 但另一方面 ， 对于一个较长的经历时 ， 如果你把它分成几个部分 ， 并记住这些抽象部分的抽象顺序 ， 这比监控这个持续变化的漫长过程更有效 。 ”
利根川进和Sun认为 ， 编码大量经历的细胞网络可能对一种叫做“迁移学习”的学习方式也很有用 ， 迁移学习使你能够运用已有的知识来解释新的经历或学习新的事物 。 利根川进的实验室正在努力寻找可以编码这些特定知识片段的细胞群 。
参考：
https://neurosciencenews.com/memory-situation-neurons-16085/
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