Euklido geometrija yra matematikos šaka, apibūdinanti formas ir erdvinius ryšius tarp objektų dvimačiais (2D) ir trimačiais (3D) nustatymais. Euklido geometrijos taisyklės vadovauja mūsų supratimui apie pasaulį ir viską, kas jame gyvena.
Jeilio medicinos mokyklos mokslininkai neseniai atliko eksperimentus su graužikais, kad suprastų, kaip ankstyvoji Euklido geometrijos patirtis netrukus po gimimo veikia ląstelių sąrankų vystymąsi ir organizavimą hipokampe, smegenų srityje, kuri yra svarbi erdviniam vaizdui, navigacijai ir atminčiai.
Naujausios jų išvados, paskelbtos m Gamtos komunikacijosrodo, kad ankstyva gyvenimo patirtis su Euklido erdve žymiai praturtina graužikų hipokampo neuronų modelius, leidžiančius graužikams geriau atskirti skirtingas linijines aplinkas.
„Mums buvo įdomu suprasti specifinius vaidmenis, kuriuos vaidina erdvinė patirtis ankstyvojo postnatalinio vystymosi metu, ir, kita vertus, įgimtus, genetiškai nurodytus veiksnius, atsirandančius neuronų ansamblio nuosekliems veiklos modeliams, kurie yra svarbūs erdviniam vaizdui ir epizodinei atminčiai formuotis. hipokampe“, – „Medical Xpress“ sakė vyresnysis šio straipsnio autorius ir Jeilio medicinos mokyklos docentas George’as Dragoi.
„Šią sąveiką tarp įgimtų veiksnių ir gyvūnų patirties įsivaizdavome kaip klasikinę gamtos ir auginimo problemą biologijoje.
Viename iš savo ankstesnių straipsnių Dragoi ir jo kolegos iš Jeilio nustatė trijų etapų procesą, kuris formuoja graužikų hipokampo nervinių modelių vystymąsi trečią ir ketvirtą savaitę po jų gimimo.
Jie nustatė, kad tinklo išankstinė konfigūracija, skirta nuosekliam kodavimui hipokampe, atsirado 17 dieną po graužiko gimimo (ty P17), o suaugusiųjų neuroninio tinklo plastiškumo modeliai atsirado 24 dieną (ty P24). .
„Įdomu, kad P24 taip pat yra pirmoji diena, kai žiurkės gali formuoti ilgalaikius prisiminimus, nes prieš tai joms būdingas įprastas ilgalaikės atminties sutrikimas, vadinamas infantiline amnezija, o tai yra gebėjimo formuoti prisiminimus ankstyvomis pogimdyminėmis dienomis trūkumas. kuriuos būtų galima prisiminti suaugus“, – sakė Dragoi.
„Tačiau mūsų ankstesniame eksperimente nebuvo įmanoma atskirti specifinių gamtos ir gamtos vaidmenų, iš dalies todėl, kad visos mūsų žiurkės buvo laikomos kubo formos narvuose.
Tyrėjai išsiaiškino, kad narvų, kuriuose jaunos žiurkės buvo patalpintos ankstesnių eksperimentų metu, geometrija galėjo netiesiogiai leisti joms patirti euklidinį geometrinį tiesiškumą, plokščius paviršius, kampus ir vertikalias sienas. Šis geometrijos poveikis savo ruožtu galėjo palengvinti iš anksto sukonfigūruotų nuoseklių tinklo veiklos modelių atsiradimą ir taip paveikti komandos eksperimento rezultatus.
„Siekdami įveikti ankstesnio eksperimento apribojimus, nuo gimimo žiurkių grupę auginome ne euklidinėje sferinėje aplinkoje, taip atimdami iš jų bet kokią patirtį, susijusią su pirmiau minėtais Euklido geometrijos ypatumais (tik gamta, atimta grupė), ir ištyrėme vystymąsi. iš anksto sukonfigūruotų ir plastiškų nuoseklių neuronų modelių hipokampe, palyginti su žiurkėmis, auginamomis Euklido regione kuboidiniai narvai (gamta + auginimas, kontrolinė grupė)“, – paaiškino Dragoi.
Mokslininkai naudojo elektroencefalografiją (EEG), kad užfiksuotų nervinių ansamblių aktyvumą graužikų hipokampe dviejose eksperimentinėse grupėse, kurios gyveno atitinkamai sferiniuose arba kuboidiniuose narvuose.
Jie surinko savo įrašus iš P24 (ty dienos, kai anksčiau buvo nustatyta, kad tinklo veikla tapo panaši į suaugusiuosius), kai žiurkės keturias dienas tyrinėjo skirtingus linijinius pėdsakus, miegodamos tarp tyrinėjimų.
„Mes domėjomės, ar neturtingos žiurkės taip pat pasiekė 3 iš anksto sukonfigūruotų ir plastikinių nuoseklių modelių vystymosi etapą P24“, – sakė Dragoi.
„Mes taip pat bandėme nustatyti, kaip atimtos žiurkės skyrėsi nuo kontrolinių, pirmą kartą pateikdamos Euklido linijinę geometriją, atskirdamos kelias linijines aplinkas ir ar Euklido geometrijos patirtis per keturias eksperimentines dienas pakeis visus galimus pokyčius.
Nauji Dragoi ir jo kolegų atlikti eksperimentai davė įvairių įdomių rezultatų. Pirma, komanda pastebėjo, kad iš anksto sukonfigūruoti ir plastiški nuoseklūs tinklo veiklos modeliai atsiranda hipokampe net graužikams, kurie nepatyrė Euklido geometrijos pirmosiomis savaitėmis po gimimo.
Tai rodo, kad šių nuoseklių hipokampo ląstelių rinkinių vystymąsi graužikams pirmiausia lemia įgimti veiksniai (ty gamta), o ne patirtis (ty auklėjimas).
„Mes taip pat pastebėjome, kad neturtingos žiurkės iš pradžių negali išreikšti skirtingų pradžios ir pabaigos atvaizdų linijiniame takelyje arba trijų atskirų linijinių takelių, o tai rodo, kad gamta leidžia bendrai vaizduoti linijinius pėdsakus, o tiesiogiai patirti geometrinį tiesiškumą (ty auginimą). sukuria tinklo modelių repertuarą, padidinantį tinklo pajėgumą, kad būtų galima išskirtinai reprezentuoti skirtingas linijines savybes ir kontekstus“, – sakė Dragoi.
„Pažymėtina, kad šie skirtumai tarp žiurkių grupių panaikinami po trijų ar keturių dienų patirties su Euklido geometrija.”
Šio tyrimo išvados galėtų padėti geriau suprasti ankstyvą smegenų, ypač hipokampo, vystymąsi, taip pat užsiminti apie veiksnius, skatinančius šį vystymąsi. Tačiau kai kurie klausimai lieka neatsakyti, o Dragoi ir jo kolegos tikisi atsakyti į šiuos klausimus kaip dalį savo kitų tyrimų.
„Kadangi sferos buvo pagamintos iš permatomos (nepermatomos) medžiagos, negalėjome atskirti vizualinio ir nevizualinio patirties atėmimo naudojant euklido geometriją“, – pridūrė Dragoi.
„Žiurkių auginimas skaidriose sferose, turinčiose prieigą prie Euklido geometrijos vaizdų, bet neturint tiesioginės sensorinės ir motorinės patirties, būtų įdomus tolesnis eksperimentas. Antra, žiurkių atėmimas žymiai ilgesniam laikui gali (arba ne) sukelti negrįžtamą arba tik iš dalies grįžtamasis poveikis, ir tai taip pat galėtų būti ištirta ateityje.