Психофизиология. Обучение

Содержание

Слайд 2

Поведенческий уровень

Поведенческий уровень

Слайд 3

С чего начинается обучение?

Старое НЕ РАБОТАЕТ (рассогласование)

С чего начинается обучение? Старое НЕ РАБОТАЕТ (рассогласование)

Слайд 4

НАУЧЕНИЕ

«РАССОГЛАСОВАНИЕ»

«ФОРМИРОВАНИЕ»

«РЕАЛИЗАЦИЯ»

ПОВЕДЕНЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

НЕЙРОНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

нейроны, специализированные относительно нажатия на педаль

нейроны, экспрессирующие ген c-fos

НАУЧЕНИЕ «РАССОГЛАСОВАНИЕ» «ФОРМИРОВАНИЕ» «РЕАЛИЗАЦИЯ» ПОВЕДЕНЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ НЕЙРОНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ нейроны, специализированные относительно нажатия

Слайд 5

Поведенческий уровень

изменения поведения
являются следствием опыта
воспроизводятся, т.е. повторяются у данного

Поведенческий уровень изменения поведения являются следствием опыта воспроизводятся, т.е. повторяются у данного
индивида
имеют адаптивный характер

«кривые обучения»

Слайд 6

Кривые обучения

Кривые обучения

Слайд 7

Воспоминание

Декарт: «Когда душа желает что-нибудь вспомнить ..., воля заставляет железу отклоняться

Воспоминание Декарт: «Когда душа желает что-нибудь вспомнить ..., воля заставляет железу отклоняться
то в одну, то в другую сторону, направляя дух в разные отделы мозга, пока он, наконец, не натолкнется в одном из них на следы, оставленные предметом, который мы хотим вспомнить. Такие следы существуют просто потому, что поры в мозгу, через которые дух проходил раньше при воcприятии этого предмета, теперь более других склонны открываться, когда дух снова направляется к ним. И тогда дух легче входит в эти поры...»

Слайд 8

Связанность (функциональная и структурная)

Правило Хебба

Связанность (функциональная и структурная) Правило Хебба

Слайд 9

Активность
Изменение метаболизма
Рост контактов

Активность Изменение метаболизма Рост контактов

Слайд 10

The critical window for spike-timing dependent synaptic potentiation and depression. In vivo

The critical window for spike-timing dependent synaptic potentiation and depression. In vivo
whole-cell recording from Xenopus tadpole retinotectal neurons. Synaptic inputs activated repetitively within 20 ms before spiking of the tectal neuron become potentiated, whereas inputs activated within 20 ms after spiking become depressed. (From Zhang et al., Nature, 395: 37-44, 1998)

Piochon et al., 2013

Пластичность

Пластичность между нейронами зависит от очередности их активности

Слайд 11

Piochon et al., 2013

Piochon et al., 2013

Слайд 12

Нейронный уровень

травмы
судороги
Развитие амнезии

Нейронный уровень травмы судороги Развитие амнезии

Слайд 13

Нейронный уровень

травмы
судороги
Развитие амнезии

Нейронный уровень травмы судороги Развитие амнезии

Слайд 14

Мутантные мыши не выучивают пространство

Мутантные мыши не выучивают пространство

Слайд 15

Память у экспериментальных животных нарушается при судорогах в те же временные интервалы,

Память у экспериментальных животных нарушается при судорогах в те же временные интервалы, что и у людей
что и у людей

Слайд 16

Нейронный уровень

изменение активности нейронов (ПД)

Нейронный уровень изменение активности нейронов (ПД)

Слайд 17

Формирование нового поведения

Kendrick et al., 1992 (Science)

Формирование нового поведения Kendrick et al., 1992 (Science)

Слайд 18

Как осуществляется научение

нейроны, импульсная активность которых связана с новым элементом
откуда берутся

Как осуществляется научение нейроны, импульсная активность которых связана с новым элементом откуда
эти нейроны? 4 варианта

Слайд 19

«молчащие» нейроны
«новые» нейроны
«изменение» специализации нейрона
«уточнение» специализации нейрона

«Нейронные источники»

«молчащие» нейроны «новые» нейроны «изменение» специализации нейрона «уточнение» специализации нейрона «Нейронные источники» обучения
обучения

Слайд 20

Нейрогенез

Нейрогенез

Слайд 21

Нейрогенез

Christian et al 2014

Нейрогенез Christian et al 2014

Слайд 22

Нейрогенез

Tobin et al 2014

Нейрогенез Tobin et al 2014

Слайд 23

Нейрогенез

Нейрогенез

Слайд 24

Нейрогенез

Нейрогенез

Слайд 25

Нейрогенез

Kheirbek & Hen, 2013

Нейрогенез Kheirbek & Hen, 2013

Слайд 26

Нейрогенез

БОЛЬШЕ НОВЫХ НЕЙРОНОВ
обогащенная среда
научение
«спортивный образ жизни»

Нейрогенез БОЛЬШЕ НОВЫХ НЕЙРОНОВ обогащенная среда научение «спортивный образ жизни»

Слайд 27

SYM 39 MOLECULAR AND BEHAVIOURAL MECHANISMS OF MEMORY RETRIEVAL AND RECONSOLIDATION (IBRO

SYM 39 MOLECULAR AND BEHAVIOURAL MECHANISMS OF MEMORY RETRIEVAL AND RECONSOLIDATION (IBRO
2007, Australia)

Frankland (Canada): adult-generated cells incorporated into memory networks

2 weeks of age - axon has extended into CA3 and dendritic processes have extended into the outer edge of the ML.
2.5 weeks - spines begin to develop
4-8 weeks - new neurons have lower threshold for LTP, LTD and are more excitable.

“By the time the cells are 4 or more weeks of age, they are more likely than existing granule cells to be recruited into circuits supporting spatial memory.”

Слайд 29

Консолидация

«переход» кратковременной памяти в долговременную
Нужны повторные активации нейронной группы

Консолидация «переход» кратковременной памяти в долговременную Нужны повторные активации нейронной группы

Слайд 30

Важность «шума» для обучения

https://www.youtube.com/watch?v=prfxjrz0_0k

Важность «шума» для обучения https://www.youtube.com/watch?v=prfxjrz0_0k

Слайд 31

Внутриклеточный уровень

Внутриклеточный уровень

Слайд 32

Каскады молекулярных событий при научении

Каскады молекулярных событий при научении

Слайд 33

“Умные” мыши (Tsien, 2000)

“Умные” мыши (Tsien, 2000)

Слайд 34

Каскады молекулярных событий

Каскады молекулярных событий

Слайд 35

Экспрессия ранних генов

Экспрессия ранних генов

Слайд 36

Ген аrc

изменения активности генов

Guzowski et al.

Ген аrc изменения активности генов Guzowski et al.

Слайд 37

Arc в новых нейронах

неонейрогенез

Jessberger & Kempermann, 2003

Arc в новых нейронах неонейрогенез Jessberger & Kempermann, 2003

Слайд 38

Изменения наборов экспрессирующихся генов

Изменения наборов экспрессирующихся генов

Слайд 39

Временные периоды

ранние гены
поздние гены

Временные периоды ранние гены поздние гены

Слайд 40

Консолидация

«переход» кратковременной памяти в долговременную
Нужны повторные активации нейронной группы
Нужны изменения внутри

Консолидация «переход» кратковременной памяти в долговременную Нужны повторные активации нейронной группы Нужны
клеток данной нейронной группы

Слайд 41

Структурный уровень
структурные изменения
в синапсах (акт. зоны, пузырьки и др.)
число

Структурный уровень структурные изменения в синапсах (акт. зоны, пузырьки и др.) число синапсов отростки нейронов
синапсов
отростки нейронов

Слайд 43

Структурные изменения

Trachtenberg et al., 2002

Структурные изменения Trachtenberg et al., 2002

Слайд 44

Trachtenberg et al., 2002

Trachtenberg et al., 2002

Слайд 45

Изменение количества шипиков на дендритах

Holtmaat et al., 2005

Изменение количества шипиков на дендритах Holtmaat et al., 2005

Слайд 46

Изменение количества шипиков на дендритах при обучении

Yang et al., 2009

Изменение количества шипиков на дендритах при обучении Yang et al., 2009

Слайд 48

РОСТ МОЗГА (клеточные тела и отростки)

РОСТ МОЗГА (клеточные тела и отростки)

Слайд 49

Ранний онтогенез

Ранний онтогенез

Слайд 50

Реювенилизация – реактивация процессов развития при обучении

модификация функциональных свойств нейронов
регуляция

Реювенилизация – реактивация процессов развития при обучении модификация функциональных свойств нейронов регуляция экспрессии генов структурные изменения
экспрессии генов
структурные изменения

Слайд 51

Болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера

Слайд 52

Болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера

Слайд 53

Консолидация

«переход» кратковременной памяти в долговременную
Нужны повторные активации нейронной группы
Нужны изменения внутри

Консолидация «переход» кратковременной памяти в долговременную Нужны повторные активации нейронной группы Нужны
клеток данной нейронной группы
Нужны изменения структуры связей между нейронами

Слайд 54

ОБУЧЕНИЕ – формирование нейронной группы, активность которой связана с этой деятельностью

ОБУЧЕНИЕ – формирование нейронной группы, активность которой связана с этой деятельностью

Слайд 56

Обучение без сознательного отчета

Обучение без сознательного отчета