در بررسی های اخیر محققان آزمایشگاه «کلد اسپرینگ هاربور»، دانشگاه کلمبیا، یونیورسیتی کالج لندن و موسسه فلاتیرون طی پژوهشی دریافتند که با یادگیری مهارت های تازه، شبکه عصبی در مغز موش ها ساختار تخصصی تری یافته و حالت انتخابگر پیدا می کند.
بر اساس این پژوهش، بررسی تغییرات در کارکرد عصب‌ها می تواند به طراحی مدل های محاسباتی بهتر برای درک روند تصمیم گیری و شناخت کمک کند. وقتی موش ها یاد می گیرند یک مهارت تازه را انجام دهند، فعالیت های مغزی آنها در جریان تبدیل شدن از یک موجود تازه کار به موجودی ماهر تغییر می کند. این تغییرات در نگارش مدارهای سلولی و فعالیت های نورون ها بازتاب می یابد.
محققان آزمایشگاه «کلد اسپرینگ هاربور»، دانشگاه کلمبیا، یونیورسیتی کالج لندن و موسسه فلاتیرون دریافتند که شبکه های عصبی موش ها همچنان که در انجام مهارت های آموزش داده شده بهتر می شدند، متمرکزتر و تخصصی تر شد. آنها از این داده ها برای ایجاد الگوهای محاسباتی که می تواند درک آنها را از فرآیند عصبی منجر به تصمیم گیری بهتر کند، استفاده کردند.
وقتی شما در یک مهارت، تازه کار هستید مغز شما کارهای مختلفی را انجام می دهد بنابر این نورون هایی دارید که درگیر کارهای مختلفی است. اما وقتی در کاری ماهر هستید، تنها بر کاری که قصد انجام آن را دارید متمرکز می شوید.
«ان چرچلند» استاد آزمایشگاه کلد اسپرینگ هاربور می گوید: ما فعالیت صدها نورون را به طور همزمان ثبت کردیم و آنچه نورون ها در طی مراحل یادگیری انجام می دادند را مطالعه کردیم.
وی افزود: هیچ کس واقعا نمی دانست حیوانات یا انسان ها چگونه اجزای یک مهارت را یاد می گیرند و چگونه فعالیت عصبی از یادگیری مهارت‌های تازه پشتیبانی می کند.
«فرزانه نجفی» نویسنده اول مقاله حاصل از این تحقیق و استاد آزمایشگاه چرچلند، با آموزش دادن مهارت های تصمیم گیری مفهومی، این تحقیق را آغاز کرد. موش ها محرک های چند حسی در قالب چندین کلیک و چراغ چشمک زن که همزمان ارائه می شد دریافت کردند. کار آنها این بود که با لیسیدن یکی از سه ظرف آب مقابل خود به محققان بگویند آیا کلیک و چشمک زدن چراغ با سرعت بالا یا پایین در حال اتفاق افتادن هستند.
آنها ظرف آب وسطی را لیس زدند تا آزمایش را شروع کنند؛ یک ظرف را برای گزارش تصمیم با سرعت بالا و ظرف دیگر را برای تصمیم با سرعت پایین لیس می زدند. وقتی موش ها درست تصمیم می گرفتند پاداش دریافت می کردند.
چرچلند نویسنده ارشد این تحقیق می گوید: بیشتر مطالعات مربوط به فرآیند تصمیم گیری بر روی زمانی متمرکز بوده اند که حیوانات کاملا به مهارت دست یافته اند. اما ما می توانیم با بررسی نورون ها در مغز آنها در طول فرآیند یادگیری ببینیم آنها چگونه به این حالت رسیده اند. ما دریافتیم که یادگیری در همه حیوانات به تدریج طی حدود 4 هفته اتفاق می افتد و فهمیدیم چیزی که از یادگیری حمایت می کند تغییر در کارکرد یک دسته کامل از سلول های عصبی است.
این تیم کشف کردند نورون ها در پاسخ به یک فعالیت مرتبط با یک مهارت خاص، حالت انتخابگرانه بیشتری پیدا کردند. آنها همچنین شروع به واکنش دادن سریعتر و فوری تر کردند.
چرچلند می گوید موش ها پس از کسب مهارت، به یک گزینه پاسخ بسیار قوی و فوری می دهند و به گزینه دیگر پاسخ ضعیف تری می دهند.
وقتی حیوانات در آغاز یادگیری هستند، تا زمانی که تصمیم به انجام کاری نمی گیرد، نورون ها پاسخی نمی دهند. اما همچنان که حیوان، مهارت بیشتری به دست می آورد، نورون ها از قبل واکنش می دهند.
چرچلند می گوید: ما به نوعی می توانیم ذهن حیوان را بخوانیم؛ می توانیم قبل از اینکه حیوان کاری را انجام دهد آن را پیش بینی کنیم. وقتی شما در یک مهارت، تازه کار هستید مغز شما کارهای مختلفی را انجام می دهد بنابر این نورون هایی دارید که درگیر کارهای مختلفی است. اما وقتی در کاری ماهر هستید، تنها بر کاری که قصد انجام آن را دارید متمرکز می شوید.
محققان، فعالیت عصبی را با راه اندازی یک شبکه مصنوعی کوچک که آن را «ماشین برداری حمایت خطی» نامیدند و با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشینی رمزگشایی کردند. این شبکه، داده های اجرایی را از آزمایش های مختلف جمع آوری می کند و آن را با فعالیت همه نورون ها ترکیب می کند و این داده ها را برای حدس زدن آنچه حیوان قصد دارد انجام دهد ارزیابی می کند.
همچنانکه حیوان در انجام یک مهارت پیشرفت می کند، شبکه های عصبی او، دقیقتر و تخصصی تر می شوند. محققان قادرند آن را در شبکه ای مصنوعی شبیه سازی کنند که می تواند تصمیم بعدی حیوان را با 90 درصد دقت پیش بینی کند.
الگوهای یادگیری همچنین راه دیگری برای بررسی انواع خاص نورون ها در مغز هستند که در شناخت نقش دارند مانند نورون های هیجان بخش و بازدارنده که به ترتیب تغییرات مثبت و منفی را موجب می شود. در این مطالعه که در مجله Neuron چاپ شده است، این تیم دریافتند که نورون های بازدارنده بخشی از همان شبکه های فرعی انتخابی در مغز هستند و برای انتخاب کاری که حیوان قصد دارد انجام دهد شدیدا انتخابگر هستند.
این نورون ها بخشی از مدل زیستی است که به محققان در درک اینکه فرآیند تصمیم گیری چگونه صورت می گیرد کمک می کند. همچنانکه محققان این مدل ها را بهبود می بخشند، قادر خواهند بود درک بهتری از چگونگی تاثیر شناخت بر رفتار بدست بیاورند.
چرچلند می گوید: ما با استفاده از مدل هایی که می تواند پیش بینی های ملموس انجام دهد، چیزهای زیادی درباره تصمیم گیری مفهومی یعنی تصمیماتی که یک سوژه به درستی یا به غلط می گیرد یاد گرفتیم و اینکه چه مدت طول می کشد تا آن تصمیمات را بگیرد و اینکه فعالیت عصبی در طی فرآیند تصمیم گیری ممکن است چگونه باشد. اکنون می توانیم بهتر درک کنیم چرا این زیرشبکه های بسیار انتخابی وجود دارند و چگونه به گرفتن تصمیمات بهتر کمک می کنند و چگونه در فرآیند یادگیری به هم متصل می شوند.
مترجم:محسن حدادی
No tags for this post.