همانطور که مغز عصاره معنی از بینایی است، مطالعه پیشرفت پردازش را دنبال می کند

در اینجا علم مغز اعصاب جزوه موزه های نادیده گرفته شده (و بسیاری چیزهای دیگر در زندگی روزمره) است: زمانی که شما به رنگ آن نگاه میکنید ، سبز در فروشگاه، پس از آن زرد و در نهایت بر روی میز آشپزخانه شما قهوه ای میچرخد . ذهن شما آن را طبقه بندی می کند، رسیده و سپس خراب شده است. یک مطالعه جدید نشان می دهد که چگونه مغز ورودی های حسی ساده مانند “سبز” مقوله های معنی دار مانند “نابینایی” می دهد، نشان می دهد که این اطلاعات از طریق بسیاری از مناطق قشر مغزی پیشرفت می کند و دقیقا در بسیاری از موارد دانشمندان علوم اعصاب پیش بینی می کنند.

این مطالعه که توسط محققان موسسه Picower MIT برای یادگیری و حافظه هدایت می شود، اعتقاد کلاسیک را که  جداگانه نقش های متفاوتی بازی می کنند، تضعیف می کند. در عوض، به عنوان حیوانات در آزمایشگاه آنچه که آنها را به یک درک خاص مربوط به رفتار را دیدم، تصفیه شد، سلول های مغز در هر یک از 6 منطقه کرتیکی در امتداد یک پیوستگی بین پردازش حساس و طبقه بندی قرار گرفت. برای اطمینان، الگوهای عمومی برای هر منطقه آشکار بود، اما فعالیت های مربوط به طبقه بندی به طور شگفت آوری به طور گسترده به اشتراک گذاشته شد، نوشتار های این مقاله در نشریه آکادمی ملی علوم منتشر شده است .

ارل میلر، استاد پیکورور علوم اعصاب در بخش مغز و علوم شناختی در MIT گفت: “قشر مدولار نیست.” بخش های مختلف کورتکس بر چیزهای مختلف تأکید می کنند و پردازش های مختلفی را انجام می دهند، اما بیشتر اهمیت دادن به تأکید است. این یک ترکیب و انتقال از یک به دیگری است و این به شناخت بالاتر می رسد. ”

این مطالعه نه تنها به درک دانشمندان علوم انسانی از توانایی هسته شناختن کمک می کند، بلکه می تواند در درک روانپزشک از اختلالاتی که در آن قضاوت های طبقه بندی غیرعادی، مانند اختلالات طیف و اختلالات اسکیزوفرنی و اختلالات طیف اوتیسم است، اطلاع دهند.

اسکات برینکات، یک دانشمند تحقیقاتی در آزمایشگاه میلرر Picower و مارکوس سیگل، محقق اصلی دانشگاه تیبینگن در آلمان، نویسندگان اصلی این مطالعه هستند. Tübingen postdoc کنستانتین فون نیکولای همکار نویسنده است.

از دیدن به قضاوت

در این تحقیق، حیوانات بازی ساده ای داشتند. آنها با اشکال ارائه شده بودند که آنها را به قضاوت درباره آنچه که بعدا می آید ، رنگ قرمز یا سبز یا نقاط به سمت بالا یا پایین حرکت می داد. بر اساس شکل ابتدایی شکل، حیوانات آموخته به نظر چپ به منظور نشان دادن حرکت سبز به سمت بالا، حرکت قرمز پایین را نشان می دادند.

در همین حال محققان از فعالیت صدها نورون در شش ناحیه کورتکس، پیش آگهی (PFC)، پدیده انتروپومپال خلفی (PIT)، درون چشمی جانبی (LIP)، میدان چشم پیشانی (FEF) و مناطق بصری MT و V4، تحت نظارت قرار گرفتند. تیم تجزیه و تحلیل داده ها، ردیابی فعالیت هر نورون در طول بازی به منظور تعیین اینکه چه مقدار از آن در کار حسی در مقابل کار گروهی شرکت کرد، به این معنی است که احتمال می رود که بسیاری از نورون ها حداقل هر یک از این دو را انجام دهند. در ابتدا آنها تجزیه و تحلیل خود را در یک شبیه سازی کامپیوتری، و سپس آنها در داده های واقعی عصبی استفاده می شوند.

آنها دریافتند که در حالی که پردازش حساس به طور گسترده ای اتفاق می افتد که در آن علوم کلاسیک پیش بینی می شود، بیشتر به شدت در MT و V4، طبقه بندی به طرز شگفت انگیزی توزیع شد. همانطور که انتظار می رفت PFC راه را برانگیخته بود، اما FEF، LIP و PIT نیز اغلب فعالیت طبقه بندی را نشان دادند.

“یافته های ما نشان می دهد که اگر چه مناطق مغزی قطعا تخصصی هستند، آنها اطلاعات زیادی را در اختیار دارند و شباهت های کاربردی زیادی دارند.”بنابراین نتایج ما نشان می دهد مغز باید به عنوان یک شبکه بسیار متصل از گره های مربوط به گفتگو در نظر گرفته شود، نه به عنوان مجموعه ای از ماژول های بسیار متخصص که تنها اطلاعات را به یکدیگر متصل می کنند.”

الگوهای فعالیت گرایش نسبی و طبقه بندی نیز با وظیفه متفاوت است. تعداد کمی از دانشمندان علوم اعصاب شگفت زده می شوند که سلول های V4 به خصوص برای حساسیت رنگ فعال هستند، در حالی که سلول های MT برای اندازه گیری حرکت فعال بودند، اما احتمال جالب تر، سیگنال های گروهی گسترده تر بود. به عنوان مثال، بسیاری از مناطق در دسته بندی رنگ دخیل بودند، از جمله آنهایی که فکر سنتی برای حرکت تخصصی است.

دانشمندان همچنین یکی دیگر از الگوهای کلیدی را ذکر کردند. در تجزیه و تحلیل آنها می توانند ابعاد اطلاعاتی را که نورون ها پردازش کرده اند، تشخیص دهند و دریافتند که پردازش اطلاعات حسی بسیار چند بُعدی است (به عنوان مثال با در نظر گرفتن بسیاری از جزئیات مختلف ورودی بصری)، در حالی که فعالیت طبقه بندی شامل تمرکز بسیار بیشتری (یعنی همانطور که فقط به قضاوت “به سمت بالا” یا “پایین”) می باشد.

شناخت در قشر

میلر می گوید توزیع وسیع فعالیت مربوط به طبقه بندی ممکن است نشانه ای از این باشد که وقتی مغز یک هدف (در این مورد به طبقه بندی) را ارائه می دهد، باید به طور گسترده ای نمایش داده شود، حتی اگر PFC ممکن است جایی باشد که قضاوت انجام شود. این کمی شبیه در یک کسب و کار است که هرکدام از مدیران اجرایی به کارگران در طبقه تولید، از درک نقطه ای از شرکت در انجام کارشان بهره مند می شوند.

میلر همچنین گفت که مطالعه برخی نتایج قبلی از آزمایشگاه او را گسترش می دهد. در یک مطالعه قبلی، وی نشان داد که نورونهای PFC قادر به پردازش اطلاعات بسیار متفاوتی هستند، در حالی که در این مطالعه آنها عمدتا بر روی یک بُعد تمرکز داشتند. ترکیب دو خط مدارک ممکن است این باشد که نورونهای PFC بتوانند به هر اندازه ای از ابعاد مورد نیاز برای دستیابی به هدف دست یابند. آنها در چگونگی انعطاف پذیری آن ها همه کاره هستند.

بگذارید تمام این غرق شدن، دفعه بعد که در نظر گرفتن شیرینی ، موز یا هر زمان دیگر، مجبور شوید معنی را از چیزی که درک می کنید، استخراج کنید.

این کار توسط موسسه ملی بهداشت روان (grant 5R37MH087027، شورای پژوهشی اروپا (StG335880) و مرکز تکمیلی علوم اعصاب (DeutscheForschungsgemeinschaft Grant EXC 307) پشتیبانی شد.

منبع:

موارد ارائه شده توسط موسسه Picower در MIT