Bộ nhớ ngữ nghĩa được xác định bằng cách sử dụng chuột

Bộ nhớ ngữ nghĩa là một cửa hàng cho kiến thức chuyên môn

Một chìa khóa để thành công là thực hành. Các chuyên gia nghệ thuật xem xét hàng trăm bức tranh ngày này qua ngày khác. Họ dần dần phát triển một cảm giác về các tính năng đóng một vai trò trong sự phân biệt đối xử. Cảm giác này không là gì ngoài kiến thức có được, được lưu trữ trong ký ức ngữ nghĩa của họ. Loại bộ nhớ này chứa tất cả thông tin trừu tượng không liên quan đến một trải nghiệm cụ thể: ví dụ, thực tế chung rằng Vermeer là một họa sĩ người Hà Lan - trái ngược với ký ức chính xác về nơi họ lần đầu tiên nhìn thấy một bức tranh Vermeer.

Tuy nhiên, cho đến nay, chúng ta biết rất ít về cách bộ nhớ ngữ nghĩa được lưu trữ trong não. Pieter Goltstein, nhà sinh học thần kinh làm việc với Mark Hübener trong khoa của Tobias Bonhoeffer, giải thích: "Để nghiên cứu cách lưu trữ thông tin như vậy, trước tiên chúng ta cần biết nơi tìm thấy nó trong não. Chúng tôi đã nảy ra ý tưởng cung cấp cho chuột một nhiệm vụ tương tự như của các chuyên gia nghệ thuật và kiểm tra xem động vật có thể có được kiến thức phức tạp như vậy hay không".

Chuột trở thành chuyên gia trong việc phân loại

Cùng với Sandra Reinert, Pieter Goltstein đã cho chuột thấy những hình ảnh khác nhau về các mẫu sọc, mà chúng phải sắp xếp thành hai loại. Để làm như vậy, các loài động vật phải cân nặng các khía cạnh khác nhau của các sọc và bao gồm cả chiều rộng và hướng của chúng.

Đáng ngạc nhiên, sau giai đoạn học tập ban đầu, những con chuột không gặp khó khăn trong việc sắp xếp các mẫu vào danh mục chính xác. Họ đã trở thành chuyên gia và có thể dễ dàng áp dụng kiến thức thể loại mới học của họ vào các mẫu mà họ chưa thấy trong quá trình học - ngoại suy từ các tính năng thể loại mà họ đã lưu trữ dưới dạng thông tin ngữ nghĩa.

Vỏ não thị giác giúp phân loại

Nhưng thông tin danh mục đã được lưu trữ trong vỏ não thị giác, nơi các kích thích thị giác đến và được thể hiện? Hay nó chỉ được tìm thấy sau nhiều bước xử lý ban đầu, ở một số vùng não cao hơn?

Các nhà khoa học đã sử dụng một mẹo nhỏ để trả lời câu hỏi này: Vì các tế bào thần kinh trong vỏ não thị giác phản ứng với các kích thích thị giác ở một vị trí cụ thể, ban đầu họ đã huấn luyện những con chuột sử dụng các mẫu sọc chỉ hiển thị trong một phần của trường thị giác của chúng. Bằng cách này, chỉ có một nhóm tế bào thần kinh cụ thể được huấn luyện ở những động vật này. Khi các nhà nghiên cứu sau đó chuyển các mẫu sang một vị trí khác, và do đó các kích thích được xử lý bởi các tế bào thần kinh khác nhau, những con chuột cũng không thể phân loại nữa. Bất hoạt vỏ não thị giác dẫn đến một kết quả tương tự. Cùng với nhau, những kết quả này chỉ ra rằng các tế bào thần kinh trong vỏ não thị giác có liên quan đến nhiệm vụ học tập thể loại.

Ký ức ngữ nghĩa đã được tìm thấy trong vỏ não thị giác

Song song với việc đào tạo thể loại, các nhà khoa học đã có thể liên tục đo lường hoạt động của nhiều tế bào thần kinh và xác định những thay đổi trong quá trình học. Thật thú vị, vào cuối quá trình học tập, một số vùng của vỏ não thị giác trở nên tốt hơn trong việc phân biệt các loại. Mark Hübener, tác giả cao cấp của nghiên cứu, giải thích: "Các tế bào thần kinh ở các khu vực này nhận được hai loại đầu vào. Chúng phản ứng với một kích thích thị giác cụ thể và chúng cũng nhận được thông tin khi chuột sắp xếp hình ảnh vào danh mục chính xác. Điều này cho phép các tế bào thần kinh xác định các kích thích thị giác quan trọng liên quan đến các loại và tăng cường phản ứng của chúng đối với chúng".

Do đó, các tế bào thần kinh trong vỏ não thị giác có thể điều chỉnh phản ứng của chúng trong quá trình học tập. Nhưng không chỉ vậy: Phân tích dữ liệu, một khu vực của vỏ não thị giác, được gọi là POR, đặc biệt nổi bật. Ở đó, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy dấu hiệu của thông tin thể loại trừu tượng được lưu trữ. Do đó, nghiên cứu theo dõi việc học trừu tượng đó đã bắt đầu ở cấp độ xử lý hình ảnh đầu tiên. Tài liệu tham khảo: Goltstein PM, Reinert S, Bonhoeffer T, Hübener M. Các khu vực vỏ não thị giác chuột đại diện cho các đặc điểm nhận thức và ngữ nghĩa của các danh mục hình ảnh đã học.

Nat Neurosci. 2021:1-11. doi: 10.1038/s41593-021-00914-5