É assim que as redes neurais com reconhecimento de espaço funcionam

As redes neurais que regulam a percepção espacial mudam de maneira não linear. Para descobrir, uma equipe de cientistas da Instituto Salk de Estudos Biológicos em ca. Os pesquisadores descobriram que o tempo gasto explorando um ambiente aumenta as representações neurais de maneiras surpreendentes. Resultados publicados em neurociência naturalmostra que os neurônios no hipocampo que são essenciais para a navegação espacial, memória e planejamento representam o espaço de forma consistente com a geometria hiperbólica não linear, uma extensão tridimensional que cresce exponencialmente para fora.

Em outras palavras, a percepção espacial tem a forma do interior de uma ampulheta em expansão. Os pesquisadores também descobriram que o tamanho desse espaço aumentava com o tempo gasto em um local. O volume aumenta logaritmicamente, correspondendo ao máximo aumento possível de informação processada pelo cérebro. Essa descoberta fornece caminhos valiosos para a análise de dados relacionados a distúrbios neurocognitivos envolvendo aprendizado e memória, como o mal de Alzheimer.

“Nosso estudo mostra que o cérebro nem sempre funciona de forma linear. Em vez disso, as redes neurais operam ao longo de uma curva em expansão que pode ser analisada e compreendida usando geometria hiperbólica e teoria da informação. – diz o professor Salk Tatiana SharpeyProfessor Edwin K. Hunter, que liderou o estudo – É emocionante ver que as respostas neurais nessa região do cérebro formaram um mapa que se expandiu com a experiência baseada na quantidade de tempo gasto em qualquer local. O efeito persistiu mesmo para pequenos desvios no tempo, quando o animal estava correndo mais devagar ou mais rápido no ambiente“.

O laboratório de Sharpee usa abordagens computacionais avançadas para entender melhor como o cérebro funciona. Recentemente, eles foram pioneiros no uso da geometria hiperbólica para entender melhor os sinais biológicos, como moléculas de odor, além da percepção do odor. No estudo atual, os cientistas descobriram que a geometria hiperbólica também desencadeia respostas neurais. Mapas hiperbólicos de moléculas e eventos sensoriais são visualizados através de mapas neurais hiperbólicos. As representações do espaço se expandiram dinamicamente em correlação com a quantidade de tempo que o rato gastou explorando cada ambiente. À medida que o mouse se movia mais lentamente no ambiente, ele ganhava mais informações sobre o espaço, o que fazia com que as representações neurais aumentassem.

“Os resultados oferecem uma nova perspectiva sobre como as representações neurais podem ser alteradas pela experiência – diz Huanqiu Zhang, assistente de laboratório Sharpee. “Os princípios de engenharia identificados em nosso estudo também podem orientar esforços futuros na compreensão da atividade neural em diferentes sistemas cerebrais..”Pode-se pensar que a geometria hiperbólica só se aplica a uma escala cósmica, mas isso não é verdade. – diz Sharpay – Nossos cérebros operam muito mais devagar que a velocidade da luz, o que pode ser uma das razões pelas quais vemos efeitos hiperbólicos em espaços perceptíveis, em vez de cósmicos. A seguir, gostaríamos de aprender mais sobre como essas representações hiperbólicas dinâmicas crescem no cérebro, interagem e se comunicam umas com as outras.Salve o mundo.