C’est ainsi que le cerveau combine les souvenirs pour résoudre des problèmes

Le cerveau abrite notre esprit et nos souvenirs, et nous comptons sur ses capacités de traitement de l’information pour apprendre quelque chose de nouveau. Mais, Comment le cerveau combine-t-il des souvenirs pour résoudre des problèmes?

Les êtres humains ont la capacité de combiner de manière créative nos mémoires pour résoudre des problèmes et obtenir de nouvelles connaissances.. Ce processus dépend en grande partie de la mémoire d'événements spécifiques. Ces mémoires sont appelées mémoires épisodiques.

Bien que la mémoire épisodique ait été largement étudiée, les théories actuelles n’expliquent pas facilement comment les gens peuvent utiliser leurs mémoires épisodiques pour parvenir à ces idées novatrices. Une nouvelle enquête offre une nouvelle façon de comprendre la manière dont le cerveau humain relie individuellement ses souvenirs pour résoudre des problèmes.

L'étude, menée par une équipe de neuroscientifiques et de chercheurs en intelligence artificielle de DeepMind, l'Université Otto von Guericke Magdeburg et le Centre allemand des maladies neurodégénératives (DZNE), a été publiée dans la revue Neurone.

Nouveau mécanisme cérébral pour récupérer des souvenirs

Les chercheurs proposent l'exemple suivant pour expliquer comment la récupération de mémoire est activée. Imaginez que vous voyez une femme conduire sa voiture dans la rue. Le lendemain, vous voyez un homme conduire la même voiture dans la même rue. Cela pourrait déclencher le souvenir de la femme que vous avez vue la veille et vous pourriez penser qu'il s'agit d'un couple vivant ensemble, car ils partagent une voiture..

Les chercheurs proposent un nouveau mécanisme cérébral qui permettrait à la récupération de souvenirs d'activer la récupération d'autres souvenirs liés de la sorte. Ce mécanisme permet la récupération de plusieurs mémoires liées, ce qui permet ensuite au cerveau de créer de nouveaux types d'idées comme celles-ci..

En commun avec les théories standard de la mémoire épisodique, les auteurs postulent que les mémoires individuelles sont stockées sous forme de traces distinctes dans une région du cerveau appelée l'hippocampe..

Selon Raphael Koster, chercheur DeepMind et co-auteur de l'étude, des souvenirs épisodiques peuvent nous dire si nous connaissions déjà quelqu'un ou si nous avions garé notre voiture, par exemple. "Le système hippocampique est compatible avec ce type de mémoire, ce qui est crucial pour un apprentissage rapide", explique.

Contrairement aux théories classiques, la nouvelle théorie explore une connexion anatomique non surveillée qui laisse l'hippocampe au cortex entorhinal voisin, mais y rentre immédiatement. Les chercheurs ont pensé que cette connexion récurrente est ce qui permet aux mémoires récupérées de l'hippocampe de déclencher la récupération d'autres mémoires associées.

L'association des mémoires pour résoudre des problèmes

Les chercheurs ont mis au point un moyen de tester cette théorie en prenant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle haute résolution L'étude a été menée auprès de 26 jeunes hommes et femmes alors qu'elle effectuait une tâche qui les obligeait à obtenir des informations sur des événements distincts..

On a montré aux volontaires des paires de photographies: un sur un côté et un autre sur un objet ou un lieu. Chaque objet et chaque lieu apparaissent dans deux paires de photos distinctes, chacune associée à un visage différent. Cela signifiait que chaque paire de photos était liée à une autre paire via l'objet partagé ou l'image du lieu..

Dans une seconde phase de l'expérience, les chercheurs ont testé si les participants pouvaient déduire le lien indirect entre les deux faces liées montrant un visage et leur demandant de choisir entre deux autres visages. L’une des options, la bonne, était associée au même objet ou à la même image du lieu, et un.

Les chercheurs ont prédit que le visage présenté déclencherait la récupération de l'objet ou du lieu apparié et, par conséquent, cela provoquerait une activité cérébrale qui passerait de l'hippocampe au cortex entorhinal. En outre, les chercheurs s'attendaient également à trouver des preuves que cette activité reviendrait plus tard dans l'hippocampe pour activer la récupération du bon visage lié..

En utilisant des techniques spécialisées développées par eux-mêmes, les chercheurs ont pu séparer les parties du cortex entorhinal fournissant des informations à l'hippocampe. Cela leur a permis de mesurer avec précision les modèles d'activation à l'entrée et à la sortie de l'hippocampe séparément..

Les chercheurs ont programmé un algorithme informatique pour distinguer l'activation de scènes et d'objets dans ces régions d'entrée et de sortie.. L'algorithme n'a été appliqué que lorsque des visages étaient affichés à l'écran. Si l'algorithme indiquait la présence d'informations sur la scène ou l'objet dans ces essais, elles ne pourraient être contrôlées que par des mémoires extraites de la scène liée ou des photos d'objets..

Selon les chercheurs, ces données ont montré que lorsque l'hippocampe récupère une mémoire, l'activation ne passe pas au reste du cerveau, mais recircule vers l'hippocampe. Ce mécanisme serait celui qui permettrait de récupérer d'autres souvenirs liés.

Les chercheurs considèrent les résultats de l'algorithme comme une synthèse de théories anciennes et nouvelless. "Les résultats pourraient être considérés comme les meilleurs des deux mondes: vous conservez la capacité de mémoriser des expériences individuelles en les séparant, tout en permettant aux souvenirs associés de se combiner à la volée au moment du rétablissement", Dharshan Kumaran, co-auteur de l'étude.

Selon Kumaran, cette compétence est utile, par exemple, pour comprendre comment différentes parties d'une histoire s'emboîtent, ce qui n'est pas possible si vous ne récupérez qu'une mémoire de mémoire.

Les auteurs estiment que les résultats de cette étude pourrait aider l'intelligence artificielle à apprendre plus vite à l'avenir. Martin Chadwick, co-auteur de l'étude, explique que bien que l'intelligence artificielle soit supérieure à de nombreux domaines, les humains ont toujours un avantage lorsque les tâches dépendent de l'utilisation flexible de la mémoire épisodique. En ce sens, dit Chadwick, "Si nous pouvons comprendre les mécanismes qui permettent aux gens de le faire, l'espoir est de les reproduire dans nos systèmes d'intelligence artificielle, en leur donnant la capacité de résoudre certains problèmes en beaucoup moins de temps".

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