مقدمه
هنگامی که انسان ها و حیوانات با موقعیت یا مشکل خاصی روبرو می شوند، معمولاً یک ایده کلی از نحوه برخورد با آن دارند. به عنوان مثال، هنگام ورود به مغازه، انسان‌ها می‌دانند که باید به فروشنده بگویند که به دنبال چه چیزی می‌گردند. یا به سادگی محصولات موجود را مرور کنند. برای هر کالایی که می‌خواهند بخرند، پول پرداخت کنند و آن را ترک کنند. به طور مشابه، یک حیوان ممکن است بداند در حضور یک شکارچی، یک جفت بالقوه، یا هنگام تلاش برای جمع آوری غذا در یک محیط خاص، چه کاری انجام دهد. اما مغز ما چطور با کمک اطلاعات قبلی، یک مشکل جدید را حل می کند؟
این ایده کلی در مورد نحوه برخورد با یک مشکل یا موقعیت معین، از تجربیات گذشته یا دانش کسب شده ناشی می شود. بسیاری از مطالعات سعی کرده‌اند زیربنای عصبی این توانایی را برای به کارگیری دانش گذشته در ویژگی‌های موقعیت‌های جدید تعیین کنند. اما بسیاری از سوالات بی‌پاسخ باقی مانده‌اند. اینکه واقعا چطور مغز ما با کمک اطلاعات قبلی، یک مشکل جدید را حل می کند؟
یادگیری را چگونه تصور می کنید؟
آیا به یادگیری به عنوان یک توافق قراردادی فکر می کنید؟ مربی اقدامات خاصی را برای تسهیل یادگیری انجام می دهد. دانش آموز نیز به نوبه خود به طور صریح یا ضمنی قول می دهد که برای دریافت آن یادگیری تلاش کند.
یا آیا به یادگیری در قالب جامعه‌شناختی فکر می‌کنید؟ یادگیرنده، از طریق آموخته‌هایش، باورهای خود را تغییر می‌دهد. به شهروند رهایی‌یافته‌تر جهان تبدیل می‌شود.
یا شاید شما به یادگیری از نظر روانشناسی فکر می کنید. یادگیرندگان انگیزه دارند. حقایق را در ذهن خود ذخیره می کنند. ساختارهای دانش ذهنی ایجاد می کنند. همه این راه‌های مفهوم‌سازی یادگیری می‌توانند در درک چگونگی یادگیری دانش‌آموزان و آنچه تدریس را مؤثر می‌سازد، مفید باشند.
آموزش و یادگیری
با این حال، آموزش و یادگیری در اساسی ترین و مکانیکی ترین سطح خود، پدیده های عصبی هستند. از تغییرات فیزیکی در سلول های مغز ناشی می شوند.
این تصور که یادگیری و حافظه فرآیندهای عصبی زیستی هستند نسبتاً نوپا است. فقط به قرن 18 باز می گردد. حتی امروزه، تنها حدود نیمی از معلمان و عموم مردم، بسته به کشور، موافقند که «یادگیری از طریق اصلاح ارتباطات عصبی مغز اتفاق می‌افتد».
با این وجود، پیشرفت‌های اخیر در علم مغز تصویری عمیق از تغییرات مولکولی و سلولی که در طول یادگیری رخ می‌دهند به ما داده است. اتفاق نظر متخصصان عصبی بر این است که این تغییرات برای شکل‌گیری خاطرات هم لازم و هم کافی هستند.
اخیرا برای پاسخ به سوال مطرح شده در عنوان، پژوهشی در آکسفورد انجام شد.
مغز ما چطور با کمک اطلاعات قبلی، یک مشکل جدید را حل می کند؟
تیمی از محققان در دانشگاه آکسفورد و دانشگاه کالج لندن اخیراً نور جدیدی را در مورد فرآیندهای عصبی زیربنای توانایی انسان ها و حیوانات برای انطباق با روش برخورد آنها با مشکلات بر اساس تجربیات گذشته روشن کرده اند.
مقاله آنها که در Nature Neuroscience منتشر شده است. نقش حیاتی دو ناحیه کلیدی مغز، یعنی قشر پیش پیشانی و هیپوکامپ را برجسته می کند.
“برای بررسی چگونگی دستیابی مغز به این امر، ما به موش‌ها روی یک سری مشکلات یادگیری معکوس آموزش دادیم که ساختار مشابهی داشتند. اما پیاده‌سازی فیزیکی متفاوتی داشتند.”
سامبورسکا و همکارانش در آزمایش‌های خود می‌خواستند این فرضیه را آزمایش کنند:
در حالی که حیوان در حال حل مشکل است، بازنمایی‌های انتزاعی یا شماتیک در قشر جلوی مغز به طور انعطاف‌پذیری با ویژگی‌های حسی-حرکتی محیطی که حیوان در آن قرار دارد مرتبط است. این درواقع به حیوان اجازه می‌دهد تا نمایش‌های ملموسی از کاری که در هیپوکامپ انجام داده‌اند بسازند. که می‌توان آنها را در حین انجام کارهای مشابه یا در محیط‌های مشابه بازیابی کرد.
برای انجام این کار، محققان گروهی از موش ها را در معرض مورد بررسی قرار دادند. آنها را در معرض یک سری مشکلات با ساختار انتزاعی یکسان اما با مکان های فیزیکی کمی متفاوت قرار دادند.
آنها سپس واحدهای منفرد را در قشر جلوی پیشانی و هیپوکامپ ثبت کردند. در حالی که موش ها با این مشکلات مقابله کردند و بازنمایی های عصبی حاصل از هر آزمایش را، هم در قشر جلوی پیشانی داخلی و هم در هیپوکامپ، بررسی کردند. می خواستند به این سوال پاسخ دهند که مغز ما چطور به با کمک اطلاعات قبلی، یک مشکل جدید را حل می کند؟
نتایج مطالعه
همانطور که آنها پیش بینی کرده بودند، توانایی موش ها برای مقابله با مشکلات جدید اما مشابه به طور مداوم در طول زمان بهبود یافت. این نشان می دهد آنها می توانستند دانشی را که در آزمایشات قبلی به دست آورده بودند در موارد جدید به کار ببرند.
یافته‌های آنها همچنین تفاوت‌هایی را بین بازنمایی‌های عصبی تولید شده در قشر پیش پیشانی و آنهایی که در هیپوکامپ تولید می‌شوند، مشخص می‌کند.
سامبورسکا و همکارانش در مقاله خود توضیح دادند:
«نرون‌ها در قشر پیش‌پیشانی داخلی (mPFC) با وجود همبستگی‌های حسی-حرکتی متفاوت، بازنمایی‌های مشابهی را در بین مشکلات حفظ کردند. در حالی که بازنمایی مربوط به هیپوکامپ (dCA1) به شدت تحت‌تاثیر ویژگی‌های هر مشکل بود.
«این هم برای بازنمایی تمام رویدادها صدق می کرد. آنهایی که هر آزمایش را شامل می‌شد. همچنین برای آنهایی که انتخاب‌ها و نتایج را در آزمایش‌های متعدد برای هدایت تصمیم‌های یک حیوان یکپارچه می‌کردند.»
یافته‌های اخیر جمع‌آوری‌شده توسط این تیم از محققان بینش ارزشمند جدیدی در مورد نقش قشر پیش پیشانی و هیپوکامپ در توانایی حیوانات برای مقابله با مشکلات جدید بر اساس دانش قبلی ارائه می‌دهد. در آینده، کار آنها می‌تواند راه را برای مطالعات جدیدی که نقش مکمل این دو ناحیه مغز را بیشتر بررسی می‌کنند، هموار کند. همچنین درک چگونگی انتقال دانش قبلی به وظایف جدید را در مغز بهبود بخشد. محققین ارتباط بین قشر پیش پیشانی و هیپوکمپ را بررسی می کنند. می توان بدانند که مغز ما چطور با کمک اطلاعات قبلی، یک مشکل جدید را حل می کند.
سامبورسکا و همکارانش در مقاله خود نوشتند:
“داده ها نشان می دهد که قشر جلوی مغز و هیپوکامپ نقش مکمل در تعمیم دانش ایفا می کنند. قشر پیش پیشانی، ساختار مشترکی را در بین مشکلات مرتبط انتزاعی می کند. هیپوکامپ هم این ساختار را بر روی ویژگی های وضعیت فعلی ترسیم می کند.”
برای اطلاعات بیشتر با ما در انستیتو سلامت مغز دانا همراه باشید.
درباره نویسنده
خجسته رحیمی جابری، پژوهشگر دکترای تخصصی علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز و نویسنده وب سایت انستیتو سلامت مغز دانا. زمینه کاری تخصصی ایشان مشکلات حافظه و آلزایمر است وی بیش از 20 مقاله معتبر بین المللی در این زمینه به چاپ رسانده است. می توانید پژوهش های او را در اینجا (کلیک کنید) دنبال کنید.