محققان نظریه جدیدی درباره آنچه در مغز اتفاق می افتد هنگامی که محرک های بصری آشنا به ظاهر را تجربه می کنیم ، ارائه می دهند. این تئوری که تحت عنوان سرکوب ارجاع حسی لقب گرفته است ، نشان می دهد مغز، سطوح مختلفی از فعالیت را که برای ورودی حسی انتظار می رود ، درک می کند و با ترک سیگنال آشنایی ، آنها را اصلاح می کند.
وقتی شخصی یک تصویر آشنا را مشاهده می کند ، حتی قبل از چند ثانیه فقط یک بار آن را دیده است ، اتفاق منحصر به فردی در مغز انسان رخ
می دهد.
تا همین اواخر ، دانشمندان علوم مغز و اعصاب معتقد بودند که فعالیت شدید در یک قسمت بصری از مغز به نام قشر inferotemporal (IT) به معنای آن است که فرد در حال دیدن چیزهای جدیدی مانند چهره یک غریبه یا نقاشی دیده نشده است. از طرف دیگر ، فعالیت کمتر قشر IT نشان دهنده آشنایی است.
چشم ها چه می بینند؟
اما چیزی در مورد این تئوری ، سرکوب تکرار ، برای نورولوژیست دانشگاه پنسیلوانیا ، نیکول راست ، قابل قبول نبود. Rust ، استادیار گروه روانشناسی می گوید: “تصاویر مختلف حتی در صورت جدید بودن ، مقدار مختلفی از فعال سازی را ایجاد می کنند.” فراتر از آن ، عوامل دیگر – به عنوان مثال روشنایی یک تصویر ، یا کنتراست آن – نتیجه مشابهی دارند.
در مقاله ای که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد ، وی و همکار پسادکتری وحید مهرپور ، به همراه همکار تحقیقاتی پن ، تراویس میر و ایرو سیمونچلی از دانشگاه نیویورک ، نظریه جدیدی را ارائه می دهند ، نظریه ای که در آن مغز سطح فعال سازی ی که از ورودی حسی انتظار می رود دریافت کرده و با سیگنال آشنایی ، آن را اصلاح می کند. آنها آن را سرکوب مرجع حسی می نامند.
سیستم بینایی
آزمایشگاه Rust بر روی سیستم ها و علوم اعصاب محاسباتی متمرکز است ، که ترکیبی از اندازه گیری های فعالیت عصبی و مدل سازی ریاضی است تا بفهمد چه اتفاقی در مغز می افتد. یک جنبه به سیستم بینایی مربوط می شود. “مهمترین مشکل اصلی بینایی این است که چگونه اطلاعات را از جهان به روشی قابل تفسیر وارد ذهن خود کنیم. ما می دانیم که سیستم های حسی ما باید آن را از بین ببرند. ”
این یک فرایند پیچیده است که در اینجا برای وضوح بسیار ساده شده است: اطلاعات از طریق میله ها و مخروط ها به چشم می آیند. این نورون توسط نورون های دیگر از طریق انبوهی از مناطق مغزی که سیستم بینایی را تشکیل می دهند و در نهایت به یک منطقه بصری مغز به نام قشر IT می رود. 16 میلیون نورون آن بسته به آنچه مشاهده می شود ، در الگوهای مختلف فعال می شود و سپس مغز باید الگوها را تفسیر کند تا ببیند چه چیزی را می بیند.
“شما برای یک چهره خاص یک الگو دریافت می کنید. شما الگوی دیگری برای “فنجان قهوه” دریافت می کنید. “الگوی دیگری
برای” مداد “دارید ،” Rust می گوید. “این همان چیزی است که سیستم بینایی انجام می دهد. این امر به شما کمک می کند تا
آنچه را که نگاه می کنید رمزگشایی کنید. “
تصور بر این است که فعال شدن قشر IT علاوه بر نقش آن در بینایی ، در حافظه نیز نقش دارد. سرکوب تکرار ، نظریه قدیمی ، بر این ایده تکیه دارد که یک آستانه فعال سازی وجود دارد که عبور می کند: فعالیت عصبی بیشتر به مغز می گوید که تصویر جدید است ، و کمتر تصویر قبلی را نشان می دهد.
از آنجا که چندین فاکتور بر میزان کل فعالیت عصبی ، که به آن خوشه نیز گفته می شود ، در قشر IT تأثیر می گذارد ، مغز نمی تواند علت خاص واکنش را تشخیص دهد. مهرپور می گوید: این می تواند حافظه ، کنتراست تصویر یا چیز دیگری باشد.
الگوی مغزی
او می گوید: “ما ایده جدیدی ارائه می دهیم که مغز در مقابل ، تغییراتی را که ناشی از این عوامل دیگر است اصلاح می کند.” پس از آن کالیبراسیون ، آنچه باقی می ماند فعال سازی مغز جدا شده برای آشنایی است. به عبارت دیگر ، مغز چه زمانی در حال مشاهده چیزی است که قبلاً دیده است ، می فهمد.
پیامدهای طولانی مدت
برای نتیجه گیری ، محققان توالی تصاویری در مقیاس خاکستری را به دو نوع میمون نر ارائه دادند. هر تصویر دقیقاً دو بار ظاهر شد ، اولین بار به عنوان جدید ، بار دوم به صورت آشنا ، در طیف وسیعی از ترکیبات کنتراست بالا و پایین. هر بازدید دقیقاً نیم ثانیه به طول انجامید. به حیوانات آموزش داده شد که با توجه به سطوح کنتراست ، از حرکات چشم برای نشان دادن جدید یا آشنا بودن تصویر استفاده کنند.
هنگامی که میمون ها این وظیفه حافظه را انجام می دادند ، محققان فعالیت عصبی را در قشر IT ثبت کردند و سنسورهای مربوط به صدها نورون فردی را اندازه گیری کردند ، یک روش منحصر به فرد که با روش اندازه گیری پروکسی های فعالیت عصبی به طور متوسط در حال شلیک 10 هزار نورون متفاوت است. از آنجا که Rust و همکارانش می خواستند کد عصبی را درک کنند ، به اطلاعاتی برای سلولهای عصبی جداگانه احتیاج داشتند.
آنها با استفاده از یک رویکرد ریاضی ، الگو شلیک های عصبی را رمزگشایی کردند که نشان می داد میمون ها چگونه می تواند حافظه را از کنتراست تشخیص دهد. این در نهایت فرضیه آنها را تأیید کرد. Rust می گوید: “آشنایی و کنتراست هر دو میزان کلی شلیک را تغییر می دهند.” “آنچه ما می گوییم این است که مغز می تواند یکی را از دیگری جدا کند.”
نهایتا
مهرپور می گوید ، در آینده ، درک بهتر این روند می تواند کاربردهایی برای هوش مصنوعی داشته باشد. وی می گوید: “اگر بدانیم که مغز در صورت تغییر در ورودی حسی مانند کنتراست ، چگونه اطلاعات را در حافظه نشان می دهد و آنها را از نو می سازد ، می توانیم سیستم های هوش مصنوعی را طراحی کنیم که به همان روش عمل می کنند.” “ما به طور بالقوه می توانیم ماشین هایی بسازیم که به همان روشی کار می کنند که مغز ما کار می کند.”
فراتر از این ، Rust می گوید که در زیر این یافته ها می تواند برای درمان بیماری های کم حافظه مانند آلزایمر تأثیراتی داشته باشد. “با درک اینکه حافظه در مغز سالم چگونه کار می کند ، می توانید زمینه های پیشگیری و درمان اختلالات مربوط به حافظه را که آزار دهنده جمعیت است ، قرار دهید.”
وی می گوید ، برای تحقق هر یک از اینها ، ادامه کار بسیار مهم است. “برای رسیدن به این مهم ، ما باید سیگنال حافظه ای را که رفتار رانندگی دارد درک کنیم.” این کار دانشمندان علوم اعصاب را یک قدم نزدیک می کند.
سید مهدی ساداتی هستم. عاشق مغز! داروساز و دانشجوی دکترای تخصصی علوم اعصاب. عضو تیم مرکز سلامت مغز دانا! از علاقه هام شناسوندن کارایی های هیجان انگیز مغز به زبان ساده به آدمهاست! جست و جو می کنم در افسردگی، داروهای موثر بر مغز و سایر بیماری های حوزه ی روان و البته نوروپلاستیسیتی!