مغز چگونه برای حفظ خاطرات، بر عوامل حواس‌پرتی غلبه می‌کند

محققان دانشگاه ملی سنگاپور، اخیراً مکانیزمی را کشف کردند که نشان می‌دهد چگونه مغز حتی در حضور عوامل پرت کننده‌ی حواس، به حفظ فعالیت حافظه‌ی کاری ادامه می دهد. این یافته‌ها می تواند راه ورود انعطاف پذیری های شناختی لازم به شبکه‌های عصبی مورد استفاده در هوش مصنوعی را هموار کند.

حافظه‌ی کاری گونه ای از حافظه‌ی کوتاه مدت است، که مسئول ذخیره و مدیریت اطلاعات لازم برای انجام اعمال شناختی روزانه مانند استدلال و درکِ زبانی است. حافظه‌ی کاری در بازه‌های زمانی کوتاه فعالیت می کند و به ما اجازه می دهد که توجهمان را روی موضوعی خاص متمرکز کنیم، در برابر عوامل حواس پرتی مقاومت کنیم و تصمیم گیری‌های خود را در جهت لازم هدایت کنیم. مثلا موقع یادآوری یک شماره تلفن ، یا انجام محاسبات ذهنی، ما از حافظه‌ی کاری استفاده می کنیم. چیزی که مهم است این است که ما حتی در هنگام حضور عوامل حواس پرتی هم می توانیم اعمال یاد شده را به درستی انجام دهیم، برای مثال هنگامی که فعالیت مغزمان توسط عاملی قطع می‌شود یا اطلاعات جدیدی دریافت می‌کنیم.

کورتکس پیش قدامی نقشی اساسی در حفظ فعالیت حافظه‌ی کاری و سرکوب عوامل پرت کننده‌ی حواس دارد. تحقیقات گذشته نشان داده اند که حافظه‌ی کاری از طریق فعالیت‌های عصبی ثابتی در اعمال مجموعه‌ای از نورون ها در کورتکس پیش قدامی ذخیره می‌شود، که این امر نشان می‌دهد این نورون‌ها تحت تاثیر عوامل حواس پرتی قرار نمی‌گیرند و اجازه می‌دهند که اطلاعات حفظ شود.

با این حال، مطالعاتِ انجام شده توسط این دانشگاه پیشنهاد می کند که عوامل حواس پرتی باعث تغییر در فعالیت‌های این نورون‌ها می‌شوند، اما این نورون‌ها قادرند که با سازماندهی مجدد اطلاعات درون همان مجموعه‌ی نورونی، اطلاعات را حفظ کنند. به بیان دیگر، کد مورد استفاده توسط نورون‌ها برای حفظ اطلاعات ، پس از ورود یک عامل پرت کننده‌ی حواس، به یک کد دیگر تغییر شکل می‌دهد ولی همچنان باقی می‌ماند. این یافته‌ی غیر منتظره دارای کاربری زیادی برای ماست که درک کنیم مغز چگونه به پردازش اطلاعات می پردازد، که در نهایت می تواند منجر به طراحی ایده های جدید در حوزه‌ی هوش مصنوعی و همچنین تحقیقاتِ عصبی-روانشناسی شود، جایی که کمبود حافظه و تمرکز یک اختلال رایج به شمار می‌رود.

تیم تحقیقاتی مسئولِ این کشفِ تازه، توسط دکتر Yen Shih-Cheng از گروه مهندسی برق و کامپیوتر دانشکده‌ی مهندسی و دکتر Camilo Libedinsky از گروه روانشناسی رهبری شده است. یافته‌های این تیم در ژورنال آنلاینNature Neuroscience منتشر شده است.

الهام بخش در شبکه های عصبی جدید و کارامد

مغز از مکانیزم‌های بسیار پیشرفته‌ای برای ذخیره‌ی اطلاعات به صورت بسیار بهینه و مطمئن استفاده می‌کند. یافته‌های این تحقیق به ما بینش تازه‌ای در چگونگی عملکرد مغز می‌دهد، و برای گروه کوچکی از سلول‌های عصبی، که انواع مختلف اطلاعات را به صورتی کاملا منعطف ذخیره می کنند، مکانیزمی پیشنهاد می کند.

دکتر Yen می گوید: " مطالعه‌ی ما این پتانسیل را دارد که الهام بخشِ انواع جدیدی از معماری کامپیوتری و قواعد یادگیری باشد، که در شبکه‌های عصبی مصنوعی با الگو برداری از مغز مدلسازی شده اند. این قضیه می‌تواند به صورت بالقوه توانایی شبکه های عصبی برای ذخیره‌ی اطلاعات به صورت منعطف و با استفاده از منابع کمتر را افزایش دهد، و انعطاف پذیری بیشتری در حفظ اطلاعات در این شبکه‌ها به نمایش گذارد، برای مثال در زمان رسیدن اطلاعات جدید ، یا ایجاد اختلال در فعالیت."

دکتر Libedinsky می‌گوید:" جنبه جالب توجه دیگر این مطالعه این است که داده‌های این تحقیق را در مورد فعالیت‌های غیرطبیعی مغز در نظر بگیریم، زمانی که کد در سازماندهی مجدد نورون‌ها ناکام می ماند. بیماران دچار پارکینسون، اسکیزوفرنی و دمانس، نشانه‌هایی از زوال حافظه‌ی کاری بروز می‌دهند. ما علاقه مندیم در این زمینه نیز تحقیق کنیم که آیا مکانیزمی که ما کشف کرده ایم، می‌تواند این کمبود حافظه را توضیح دهد یا خیر."

در ادامه گروه تحقیقاتی در نظر دارد که تحقیقی را برای بررسی شرایط انجام این سازماندهی مجدد در نورون‌های پیش قدامی کورتکس، پایه ریزی کند. آن ها همچنین در نظر دارند روی چگونگی انجام این سازماندهی مجدد اطلاعات نیز مطالعه کنند، و بررسی کنند که آیا این عمل بر قسمت های دیگر مغز نیز اثرگذار است یا خیر. علاوه بر این‌ها محققان امیدوارند که از یافته‌های این مطالعات، در طراحی و توسعه‌ی معماری شبکه‌های عصبی جدید بهره ببرند.

منبع: www.sciencedaily.com