Med hjälp av beräkningsbaserad klustring identifierade forskarna återanvändbara neurala delrum – mönster i hjärnaktiviteten som hörde samman med bearbetning av stimuli och minnesbevarande.

Det mest intressanta resultatet kom från den prefrontala hjärnbarken. Kluster som under den första väntetiden bidrog till att hålla kvar det sensoriska minnet kunde under den senare väntetiden användas för att bevara handlingsplanen. Det tyder på att samma beräkning kan återanvändas för olika typer av innehåll.

Nervkluster i den bakre hjässloben var däremot mer specialiserade. De bidrog mer konsekvent till vissa informationstyper och växlade inte roller på samma sätt. Skillnaden pekar mot en möjlig arbetsfördelning där prefrontala nätverk står för större flexibilitet, medan parietala nätverk i högre grad hanterar specialiserade funktioner.

Även artificiella nätverk utvecklade modulerna

Forskarna tränade också återkopplade neurala nätverk – modeller där information kan cirkulera genom nätverket över tid – på uppgifter med liknande krav. Nätverken utvecklade en motsvarande organisation med moduler som kunde återanvändas. Det stärker tolkningen att strukturen kan vara en praktiskt användbar lösning för beräkningar, snarare än en egenskap som bara råkade finnas hos de undersökta mössen.

Därför talar forskarna om ”kognitiva legobitar”

Liknelsen beskriver en hjärna som kan kombinera och kombinera om ett begränsat antal grundkomponenter för att skapa många olika beteenden. I stället för att lära sig varje ny uppgift från grunden kan hjärnan återanvända operationer som redan har lärts in och ändra hur de kombineras eller vilket innehåll de bär.

En sådan arkitektur kan bidra till:

• Effektivare inlärning: tidigare lärda funktioner kan återanvändas när en ny uppgift liknar en gammal.
• Flexibelt tänkande: hjärnan kan snabbt växla mellan regler, minnen, uppgifter och handlingsplaner.
• Nya idéer för AI: resultaten kan ge inspiration till system som lär sig nya uppgifter utan omfattande omträning och utan att lika lätt förlora tidigare färdigheter.

Det är dock viktigt att inte dra för stora slutsatser. Mätningarna på möss är korrelativa: de visar aktivitetsmönster som stämmer med att nervkluster återanvänds, men bevisar inte att ett visst kluster i sig orsakar beteendet. Resultaten visar inte heller hela mekanismen bakom människans flexibla tänkande.

Nästa steg: störa klustren och se vad som händer

Forskarna planerar kausala experiment där identifierade kluster i den prefrontala hjärnbarken selektivt störs eller manipuleras under olika delar av uppgiften. Då kan de testa om ett och samma kluster verkligen byter funktion – från att bevara ett sensoriskt minne till att bevara en handlingsplan.

Den centrala förutsägelsen är att en störning av samma kluster ska försämra olika informationsfunktioner beroende på när störningen sker. Det tillgängliga underlaget anger däremot inte vilken exakt metod som ska användas eller när experimenten ska genomföras.

Hur finansierades studien?

Det finns inte tillräckligt med belägg i de angivna källorna för att fastställa finansieringen av just denna MIT–Princeton-studie. En finansieringsuppgift från Princeton – USA:s underrättelsechef och National Institutes of Health – gäller ett separat projekt om kopplingar i mushjärnan och ska därför inte kopplas till den här studien.

Med hjälp av beräkningsbaserad klustring identifierade forskarna återanvändbara neurala delrum – mönster i hjärnaktiviteten som hörde samman med bearbetning av stimuli och minnesbevarande.

Det mest intressanta resultatet kom från den prefrontala hjärnbarken. Kluster som under den första väntetiden bidrog till att hålla kvar det sensoriska minnet kunde under den senare väntetiden användas för att bevara handlingsplanen. Det tyder på att samma beräkning kan återanvändas för olika typer av innehåll.

Nervkluster i den bakre hjässloben var däremot mer specialiserade. De bidrog mer konsekvent till vissa informationstyper och växlade inte roller på samma sätt. Skillnaden pekar mot en möjlig arbetsfördelning där prefrontala nätverk står för större flexibilitet, medan parietala nätverk i högre grad hanterar specialiserade funktioner.

Även artificiella nätverk utvecklade modulerna

Forskarna tränade också återkopplade neurala nätverk – modeller där information kan cirkulera genom nätverket över tid – på uppgifter med liknande krav. Nätverken utvecklade en motsvarande organisation med moduler som kunde återanvändas. Det stärker tolkningen att strukturen kan vara en praktiskt användbar lösning för beräkningar, snarare än en egenskap som bara råkade finnas hos de undersökta mössen.

Därför talar forskarna om ”kognitiva legobitar”

Liknelsen beskriver en hjärna som kan kombinera och kombinera om ett begränsat antal grundkomponenter för att skapa många olika beteenden. I stället för att lära sig varje ny uppgift från grunden kan hjärnan återanvända operationer som redan har lärts in och ändra hur de kombineras eller vilket innehåll de bär.

En sådan arkitektur kan bidra till:

• Effektivare inlärning: tidigare lärda funktioner kan återanvändas när en ny uppgift liknar en gammal.
• Flexibelt tänkande: hjärnan kan snabbt växla mellan regler, minnen, uppgifter och handlingsplaner.
• Nya idéer för AI: resultaten kan ge inspiration till system som lär sig nya uppgifter utan omfattande omträning och utan att lika lätt förlora tidigare färdigheter.

Det är dock viktigt att inte dra för stora slutsatser. Mätningarna på möss är korrelativa: de visar aktivitetsmönster som stämmer med att nervkluster återanvänds, men bevisar inte att ett visst kluster i sig orsakar beteendet. Resultaten visar inte heller hela mekanismen bakom människans flexibla tänkande.

Nästa steg: störa klustren och se vad som händer

Forskarna planerar kausala experiment där identifierade kluster i den prefrontala hjärnbarken selektivt störs eller manipuleras under olika delar av uppgiften. Då kan de testa om ett och samma kluster verkligen byter funktion – från att bevara ett sensoriskt minne till att bevara en handlingsplan.

Den centrala förutsägelsen är att en störning av samma kluster ska försämra olika informationsfunktioner beroende på när störningen sker. Det tillgängliga underlaget anger däremot inte vilken exakt metod som ska användas eller när experimenten ska genomföras.

Hur finansierades studien?

Det finns inte tillräckligt med belägg i de angivna källorna för att fastställa finansieringen av just denna MIT–Princeton-studie. En finansieringsuppgift från Princeton – USA:s underrättelsechef och National Institutes of Health – gäller ett separat projekt om kopplingar i mushjärnan och ska därför inte kopplas till den här studien.