Laboratuvar fareleri kendi deneylerini yapıyor olabilir

Farelerin bir ödül karşılığında basit görevleri yerine getirmek üzere eğitilebileceği uzun zamandır biliniyordu. Aç bir fareye bir lokma yiyecek veya susamış bir fareye bir damla su rüşvet verin ve onu bir labirentte gezinmeye veya belirli bir düğmeye tıklamaya teşvik edebilirsiniz. Ancak bazen fareler beklendiği gibi davranmaz ve eldeki görevi tamamlayamaz. Çoğu zaman araştırmacılar bu eylemleri dikkatsizlik veya ilgisizlikten kaynaklanan basit hatalar olarak değerlendiriyor. Ancak 26 Nisan’da dergide yayınlanan bir çalışma Güncel Biyoloji Fareler bir görevin kurallarını anlayabilseler de davranışlarında sapmalar yaşayabilir, potansiyel olarak kendi hipotezlerini test edebilir ve çevreleri hakkında daha fazla bilgi edinmeye çalışabilirler.

Farelerin davranış testleri sırasında verdiği kararların, temel ödül arama seçimlerinden daha karmaşık olduğu görülüyor. Laboratuvarda insanların uyguladığı deneyler sırasında fareler sürekli olarak çevrelerinin kurallarını keşfediyor, yeniden test ediyor ve görevlerini yerine getiriyor olabilir. sahip olmak küçük deneyler.

[ Related: Mice may be able to recognize their own reflections ]

Bulgular, kemirgenlerin beyinlerinde neler olup bittiğine dair anlayışımızı genişletiyor ve farelerin ve diğer sözel olmayan hayvanların söylediklerinden daha fazlasını biliyor olabileceklerini gösteriyor. Araştırma sonuçta insan davranışının nörolojik temellerine de ışık tutmaya yardımcı olabilir. Johns Hopkins Üniversitesi’nde kıdemli araştırma yazarı ve sinir bilimi alanında yardımcı doçent olan Kishore Kuchibhotla, “Bu fareler, muhtemelen onlara inandığımızdan daha zengin bir iç yaşama sahip” diyor. “Onlar sadece uyaranlara tepki veren makineler değil. Strateji gibi şeyleri olabilir” diye ekliyor.

Direksiyondaki fareler

Çalışma, fareleri basit bir yalama görevinde test eden önceki araştırmalara dayanıyor ve fare motivasyonlarını ayrıştırmak için iki seçenekli bir testle karmaşıklık düzeyi ekliyor. Kuchibhotla ve araştırmanın başyazarı, sinir bilimi doktora öğrencisi Ziyi Zhu, susamış farelere, bir sese tepki olarak ön ayakları ile belirli bir yönde bir tekerleği döndürmeleri için, yerinde sabitlenmiş şekilde eğitim verdi. Bir ton, tekerleğin sağa çevrilmesine, ikinci bir ton ise sola döndürülmesine karşılık geliyordu. Eğer fare seslerden herhangi birine doğru hareketle karşılık verirse, küçük bir bardak su alacaktır. Eğer çarkı yanlış yönde döndürdüyse ya da hiç döndürmediyse hiçbir şey olmuyordu.

13 fareyi içeren binlerce deneme boyunca araştırmacılar fare seçimini, tepki hızını ve doğruluğunu izlediler ve çeşitli modeller fark ettiler. Birincisi, fareler, denemeler ilerledikçe kararlarında daha doğru sonuçlar elde ediyor gibi görünüyordu; bu da onların, ellerindeki görevde ustalaştıklarını gösteriyordu. Bireysel farelerin de tekerlek yönünü seçme konusunda tuhaflıkları ve tercihleri ​​var gibi görünüyordu. Fareler, direksiyonu yönlendirme konusunda uzman bir seviyeye ulaştıkları zaman bile, kısa süreli yanlış tepkiler göstermeye devam ediyorlardı; hangi ses çalınırsa çalınsın, çoğunlukla tekerleği aynı yönde tekrar tekrar döndürüyorlardı.

[ Related: How video game tech, AI, and computer vision help decode animal pain and behavior ]

Bu karşılaşmalar sırasında neler olduğunu daha iyi anlamak için Kuchibhotla ve Zhu, fareleri doğru cevaplar için ödüllendirmeyi geçici olarak durdurdukları “araştırma” denemeleri başlattılar. Fareler çok hızlı bir şekilde yön değiştirdi, keşfetmeyi bıraktı ve eğitildikleri modele uygun olarak sağ ve sol ses ipuçlarına daha doğru yanıt vermeye başladı; bu, farelerin bardağı almak için ne yapmaları gerektiğini anladıklarını gösteriyor. su ve kasıtlı olarak ödülden vazgeçiyordu.

“Hayvan modelleri üzerinde çalışan davranışsal sinir bilimcileri olarak, sözel olmayan hayvanlardan anlam çıkarmanın daha akıllı ve zengin yollarını bulma sorumluluğu bize düşüyor.” [actions]” diyor Mount Sinai’de hayvan davranışı araştırması yürüten ancak yeni çalışmada yer almayan sinir bilimci ve psikiyatrist Dr. Brian Sweis. “Bence bu makale bu konuda gerçekten iyi bir iş çıkardı… davranış analizine çok güzel, derinlemesine bir dalıştı” diye ekliyor ve özellikle ilk deneme verilerinin takip incelemesine ve araştırmacıların deneylerini çeşitlendirme biçimlerine işaret ediyor.

Zhu ve Kuchibhotla, hesaplamalı bir model kullanarak her deneme sonucunun önceki ve sonraki sonuçlarla nasıl ilişkili olduğunu ve hangi faktörlerin fare davranışını etkilediğini değerlendirdi. Ödülün büyük bir rol oynadığını buldular, ancak tekerleği tercih edilen yöne döndürme eğilimi de fareden fareye farklılık gösteriyordu. Ancak bu önyargı sabit değildi; fareler, birçok deneme boyunca her iki tarafa dönerek onu değiştiriyordu ve araştırmacılar, farelere yalnızca tercih ettikleri yöne yönelik sesli uyarılar sunduğunda, fareler, tekerleği belirli bir yönde döndürmek için daha fazla periyot sergiliyordu. tercih edilmeyen yönleri. Hepsi birlikte ele alındığında, bu gözlemler, araştırmacıların bir öğrenme stratejisi olduğunu varsaydığı dinamik bir seçim eğilimini göstermektedir.

Dil olmadan öğrenme

“Fareler, uyumsuz gibi görünebilecek basit görevleri bile öğrenmek için şaşırtıcı bir şekilde üst düzey yaklaşımlar kullanıyor. Hayvan bir sürü hata yapıyormuş gibi görünebilir, ancak bu hatalar sırasında aslında daha akıllı hale geliyor” diyor Kuchibhotla. “Bu hayvanları bu tuhaf durumlara soktuk. Ortamın ne zaman değişebileceğini bilmiyorlar. Onlarla ilgili kuralları ne zaman değiştirebileceğimizi bilmiyorlar. Bu tür sürekli bir araştırmaya sahip olmanın değeri var.”

İnsanların bir görevi anlamak için dile güvenebildiği yerde, sözel olmayan hayvanlar belirli bir durumun kurallarının ne olduğunu kendileri bulmak zorundadır. Kuchibhotla, bu farklılığın, farelerin bir göreve yönelik sürekli değişen yaklaşımı neden benimsediğini açıklayabileceğini öne sürüyor. “Sözlü veya yazılı talimatlar, araştırmanın zihinsel alanını daraltır. Ne yapmanız gerektiğini öğrendikten sonra keşfetmenize gerek kalmaz. Sahip olduğumuz hipotezlerden biri bu; talimatların yokluğunda insanların [also] sürekli araştırmaya katılın. Şu anda bunun doğru olup olmadığını belirlemek için insan davranış deneylerinde takip araştırması yürütüyor.

Fare hatalarından ders bulma

Diğer takip çalışmaları arasında farelerin tekerlek döndürme görevine katılırken sinirsel aktivitesinin izlenmesi, stratejilerin nasıl değiştiğini görmek için farelerin aynı anda birden fazla görev üzerinde eğitilmesi ve test edilmesi ve bilişsel açıdan engelli farelerin, sonuçta altta yatan kalıpları ortaya çıkarabilecek benzer testlerle çalıştırılması yer alıyor. Alzheimer gibi insan nörolojik hastalıklarında.

Bu tek çalışmanın kanıtladığı şeylerde sınırlamalar var. Sweis, araştırmacıların tüm dikkatine rağmen strateji oluşturmaktan daha basit bir şeyin hâlâ geçerli olabileceğini öne sürüyor. Örneğin fareler ön ayakları yorulduğu için tekerleği döndürdüğü yönü sık sık değiştirmiş olabilir. “Bunun hiçbir şeyi boşa çıkardığını düşünmüyorum [the study authors are] burada gösteriliyor, ancak fiziksel faktörler etken olabilir” diyor Sweis. “Brian’ı tüm vücut bağlamında anlamalıyız.”

Yine de, seçim sürecini inceleyerek “beynin çalışabileceği birçok farklı yol hakkında bize fikir verdiğini” ve işler ters gitmeye başladığında neler olduğunu açıklığa kavuşturabildiğini açıklıyor. Başka bir takip projesinin, yaşlanmanın keşif sürecini nasıl etkilediğine ve görev esnekliğinin yaşla birlikte değişip değişmediğine bakabileceğini öne sürüyor. İlginç araştırmaların pek çok olası dalı var ve bu çalışma “biyolojiyi biraz daha anlamamız için zengin bir temel görevi görüyor.”

Hataların ilginç olmayan başarısızlıklar olarak göz ardı edildiği onlarca yıllık kemirgen davranışı sonuçlarını yeniden çerçeveliyor. Sweis, “Hayvanların öğrenmek için hata yapması gerekiyor” diyor ve bizim de onlardan öğrenebileceğimiz çok şey var.