چگونه مغز ما یاد می‌گیرد؟ کشف فرآیند یادگیری!

به گزارش رکنا، ما چگونه می‌توانیم تجربه‌های جدید را فرا بگیریم؟ چه مکانیسمی در مغز ما نقش دارد که توانایی حفظ مسیرها، متن آهنگ‌ها یا کارهای جدید را برایمان ممکن می‌سازد؟

فرآیندی حیاتی در مغز برای یادگیری

بر اساس گزارشی که ایسنا منتشر کرده است، برای اینکه مغز بتواند داده‌های جدید را ذخیره کند، لازم است تغییرات خاصی را تجربه کند. این تغییرات در شبکه‌ای گسترده از ارتباطات بین سلول‌های عصبی اتفاق می‌افتد، جایی که میلیاردها سیناپس (اتصالات بین نورون‌ها) وارد فرآیند تقویت یا تضعیف می‌شوند تا فرآیند یادگیری در مغز به وقوع بپیوندد.

این تغییرات که به اصطلاح انعطاف‌پذیری سیناپسی نامیده می‌شوند، سال‌هاست موضوع بررسی و تحقیق عصب‌شناسان بوده است. با این وجود، همچنان پرسش‌های بسیاری درباره اینکه چرا برخی سیناپس‌ها نقش جدی‌تری در این فرآیند دارند، بدون پاسخ مانده است.

معمای تخصیص اعتبار در سیناپس‌ها

یکی از سوالات مهم در علوم اعصاب، نحوه عملکرد سیناپس‌ها در یادگیری‌های کلی است، در حالی که تنها به داده‌های محلی خود دسترسی دارند. این معما که با نام مساله تخصیص اعتبار شناخته می‌شود، مشابه عملکرد مورچه‌هایی است که وظایف خود را انجام می‌دهند، بی‌آنکه درباره فعالیت کل کلونی اطلاعاتی داشته باشند.

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، سن‌دیگو، برای یافتن پاسخ این پرسش به روشی نوین روی آورده‌اند. موضوع تحقیق آنها متمرکز بر تغییراتی است که در سیناپس‌ها هنگام یادگیری شکل می‌گیرد. بررسی این فرآیند با استفاده از ابزارهای دقیق تصویربرداری انجام شده است.

تصویربرداری دو فوتونی؛ کلید مشاهده فعالیت مغز

برای مشاهده تغییرات سیناپسی، محققان از تکنولوژی تصویربرداری دو فوتونی استفاده کردند. این روش پیشرفته امکان مشاهده و ضبط دقیق فعالیت سیناپس‌ها و نورون‌ها را در حال یادگیری فراهم می‌کند. به کمک این فناوری، تغییرات واقعی در ورودی‌ها و خروجی‌های نورونی مورد مطالعه قرار گرفت.

مطالعات صورت گرفته نشان داد که مغز برای یادگیری به یک قاعده یکسان محدود نمی‌شود. بلکه نورون‌ها توانایی به‌کارگیری چندین قاعده متفاوت به‌صورت همزمان را دارند. سیناپس‌های مختلف می‌توانند بر اساس قواعد مختلفی تغییر کنند. این یافته دیدگاه‌های سنتی درباره شیوه یادگیری در مغز را به چالش کشید.

از مغز انسان تا هوش مصنوعی

محققان این تحقیق بر این باورند که نتایج به دست آمده نه تنها فهم عمیق‌تر از شکل‌گیری خاطرات و فرآیند یادگیری فراهم می‌کند، بلکه قابلیت استفاده برای طراحی شبکه‌های عصبی پیچیده در هوش مصنوعی را نیز دارد. استفاده از قواعد متعدد به جای یک قاعده مشترک می‌تواند عملکرد این سیستم‌ها را بهبود بخشد.

امیدهای تازه در درمان اختلالات عصبی

اطلاعات به دست آمده همچنین می‌توانند در درمان بهتر اختلالاتی مانند اعتیاد، استرس پس از سانحه (PTSD)، آلزایمر و اوتیسم مفید باشند. از آنجا که بسیاری از این مشکلات به نقص عملکرد سیناپس‌ها مرتبط هستند، بهره‌برداری از این یافته‌ها ممکن است رویکردهای نوینی را در حوزه درمان ارائه دهد.

پژوهشگران تلاش می‌کنند تا دریابند چگونه نورون‌ها می‌توانند از قواعد مختلف بهره ببرند و مزایای این توانایی را برای عملکرد بهتر مغز بررسی کنند.