یادگیری در مغز: کشف قواعد چندگانه در سیناپس‌ها
مغز انسان برای ثبت اطلاعات نوین، باید دچار تحول شود. این تغییرات در شبکۀ وسیعی از ارتباطات میان سلول‌های عصبی رخ می‌دهد؛ مکانی که در آن میلیاردها سیناپس (نقاط تماس میان نورون‌ها) تقویت یا تضعیف می‌شوند تا یادگیری محقق گردد. این فرآیند که «انعطاف‌پذیری سیناپسی» نام دارد، سال‌هاست مورد مطالعه عصب‌شناسان قرار گرفته، اگرچه تا به امروز به درک کامل دلیل فعال‌تر بودن برخی سیناپس‌ها در این روند نرسیده‌ایم. شناخت این قواعد، کلید فهمِ بهتر نحوه‌ی یادگیری در مغز است.
این مسئله به یکی از چالش‌های بنیادین علوم اعصاب بازمی‌گردد: چگونه سیناپس‌ها، با تنها داشتن اطلاعات موضعی، می‌توانند در شکل‌گیری حرکات کلی و یادگیری‌های نوین نقشی موثر ایفا کنند؟ این معما تحت عنوان «مسئله تخصیص اعتبار» شناخته می‌شود؛ همانند مورچه‌هایی که کارهای موضعی خود را انجام می‌دهند، بدون آگاهی از فعالیت کل کلونی.
🔗 بیشتر بخوانید: تبدیل افکار به گفتار با دقت ۹۷ درصد با یک فناوری جدید_آینده
در این راستا، محققان دانشگاه کالیفرنیا در سن‌دیگو پژوهشی را تدوین کردند تا این فرآیند را از منظر تازه‌ای بازبینی نمایند. آنان در این مطالعه، که نتایج آن در نشریه‌ی علمی Science منتشر شده، از تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته برای رصد فعالیت‌های سیناپسی در مغز موش‌ها بهره بردند.
برای بررسی این روند پیچیده، دانشمندان از روش «تصویربرداری دو فوتونی» استفاده کردند که امکان ثبت دقیق تغییرات در ورودی‌ها و خروجی‌های نورونی را در لحظه‌ی یادگیری فراهم می‌کند. با کمک این تکنیک، توانستند تحولات واقعی در سطح سیناپس را به‌صورت مستقیم مشاهده نمایند.
🔗 بیشتر بخوانید: امارات برنامه درسی هوش مصنوعی را در مدارس اجباری می‌کند
یافته‌های تحقیق نشان داد که مغز از یک قاعده واحد و یکسان برای یادگیری بهره نمی‌برد. برعکس، نورون‌ها می‌توانند به‌صورت همزمان چندین قاعده را به کار گیرند. سیناپس‌های گوناگون در یک نورون می‌توانند بر اساس قواعد متغیر دگرگون شوند. این کشف، دیدگاه رایج درباره‌ی نحوه‌ی یادگیری در مغز را به چالش کشیده است.
پژوهشگران دریافتند که این کشف نه تنها درک ما از شکل‌گیری خاطرات و یادگیری را ارتقا می‌دهد، بلکه می‌تواند پایه‌ای برای طراحی شبکه‌های عصبی پیشرفته‌تر در حوزه هوش مصنوعی نیز باشد. در این سیستم‌ها، به جای کاربرد یک قاعده مشترک برای همۀ نورون‌ها، می‌توان از چندین قاعده در واحدهای مختلف بهره گرفت.
🔗 بیشتر بخوانید: توانایی و حس مردی که در ۴۱ سالگی آلزایمر گرفته است_آینده
این نتایج می‌توانند در درک بهتر و درمان اختلالاتی نظیر اعتیاد، اضطراب پس از سانحه (PTSD)، آلزایمر و اختلال‌های رشد عصبی مانند اوتیزم مؤثرباشند، چرا که بسیاری از این بیماری‌ها با نقص در کارکرد سیناپس‌ها مرتبط‌اند.
محققان در گام‌های آتی به جستجوی نحوه‌ی هم‌زمانی استفاده نورون‌ها از قواعد گوناگون و مزایای این مکانیزم برای سیستم عصبی می‌پردازند.