یادگیری چگونه در مغز شکل می گیرد؟

به گزارش ایسنا، مغز انسان برای ثبت اطلاعات جدید، باید خود را تغییر دهد. این تغییرات در شبکه ای عظیم از ارتباطات بین سلول های عصبی رخ می دهد؛ جایی که میلیاردها سیناپس (نقاط ارتباطی بین نورون ها) درگیر تقویت یا تضعیف می شوند تا یادگیری اتفاق بیفتد. این فرآیند که به «انعطاف پذیری سیناپسی» معروف است، مدت هاست که مورد مطالعه عصب شناسان قرار دارد. اما با وجود شناخت برخی از فرآیندهای مولکولی آن، هنوز به درستی نمی دانستیم که چرا برخی سیناپس ها در این روند نقش فعال تری دارند و برخی نه. دانستن این قواعد، کلید درک بهتر نحوه یادگیری در مغز است.

این مساله به یکی از چالش های اساسی در علوم اعصاب برمی گردد: چگونه سیناپس ها با وجود آن که تنها از اطلاعات محلی خود آگاه هستند، می توانند در شکل گیری رفتارهای کلی و یادگیری های جدید نقش مؤثری ایفا کنند؟ این معما به «مساله تخصیص اعتبار» معروف است؛ مانند مورچه هایی که کارهای محلی خود را انجام می دهند، بدون آن که بدانند کل کلونی در حال انجام چه کاری است.

در این راستا، محققانی از دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو، پژوهشی انجام داده اند تا این فرآیند را از زاویه ای تازه بررسی کنند. آنها در این مطالعه که موضوع آن درباره درک بهتر نحوه تغییر سیناپس ها هنگام یادگیری بود، از روش های تصویربرداری پیشرفته ای استفاده کرده اند که امکان مشاهده فعالیت های سیناپسی در مغز موش ها را فراهم می کرد.

برای بررسی این فرآیند پیچیده، پژوهشگران از تکنولوژی «تصویربرداری دو فوتونی» بهره گرفتند که می تواند فعالیت های دقیق سیناپس ها و نورون ها را در حین یادگیری ضبط کند. با استفاده از این روش، آنها توانستند تغییرات واقعی در ورودی ها و خروجی های نورونی را در لحظه مشاهده کنند.

نتایج این تحقیق که در نشریه علمی Science منتشر شده است، نشان داد که مغز از یک قاعده یکنواخت برای یادگیری استفاده نمی کند. بلکه نورون ها می توانند به طور همزمان چندین قاعده را به کار ببرند. سیناپس های مختلف در یک نورون می توانند بر اساس قواعد متفاوتی تغییر کنند. این کشف دیدگاه رایج در مورد نحوه یادگیری در مغز را به چالش کشیده است.

پژوهشگران دریافتند که این فرآیند نه تنها درک ما از چگونگی شکل گیری خاطرات و یادگیری را بهبود می دهد، بلکه می تواند به طراحی شبکه های عصبی پیشرفته تر در حوزه هوش مصنوعی نیز کمک کند. در این سیستم ها، به جای استفاده از یک قاعده مشترک برای همه نورون ها، می توان از چندین قاعده در واحدهای مختلف بهره برد.

این یافته ها همچنین می توانند در درک بهتر و درمان اختلالاتی چون اعتیاد، PTSD  (اختلال استرس پس از سانحه)، آلزایمر و اختلالات رشد عصبی مانند اوتیسم مؤثر باشند. چراکه بسیاری از این بیماری ها به نوعی با نقص در عملکرد سیناپس ها ارتباط دارند.

محققان در ادامه به دنبال آن هستند تا دریابند چگونه نورون ها می توانند هم زمان از قواعد مختلف استفاده کنند و این کار چه مزایایی برای آنها دارد.

انتهای پیام