دهه‌ها پژوهش نشان داده است که ادراک ما از جهان متاثر از انتظارات ما می باشد. این انتظارات که همچنین تحت عنوان” باورهای قبلی” شناخته میشود به ما در معنی دادن به آنچه که در حال حاضر درک میکنیم کمک میکند. بعنوان مثال در نظر بگیرید که چگونه وجود یک سایه در تصویراشعه ایکس یک بیمار به سادگی توسط یک اینترن کم تجربه نادیده گرفته میشود، درحالی که همین تصویر یک پزشک باتجربه را نگران می کند. تجربه قبلی پزشک به او در رسیدن به محتمل ترین تفسیر از یک سیگنال ضعیف کمک میکند.
فرآیند ادغام دانش قبلی با شواهد قطعی تحت عنوان ادغام بیزی (Bayesian integration) شناخته می شود و باور براین است که به طور گسترده بر ادراکات، افکار و اعمال ما تاثیر میگذارد. در حال حاضر، دانشمندان علوم اعصاب موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) سیگنال‌های خاص مغزی را کشف کرده‌اند که این باورهای قبلی را رمزگذاری میکنند. آنها همچنین دریافته اند که چگونه مغز از این سیگنال‌ها برای ایجاد تصمیمات عاقلانه در مواجهه با تردید استفاده میکند.
مهرداد جزایری، استاد تغییر وتحول شغلی علوم زندگی Robert A. Swanson که عضو موسسه تحقیقات مغزی McGovern موسسه تکنولوژی ماساچوست نیز هست، و مولف ارشد مطالعه نحقیقاتی حاضر است می گوید:” چگونه این باورها بر فعالیت مغز تاثیر میگذارند و ادراکات ما را تحت تاثیر قرار می دهند، سوالی بوده است که ما میخواستیم پاسخ دهیم.”
محققان حیواناتی را برای انجام دادن تکلیف زمانبندی شده که در آن حیوانات مجبور به بازتولید آن در فواصل زمانی متفاوت بودند، آموزش دادند. انجام دادن این تکلیف چالش برانگیز است زیرا حس ما از زمان ناقص است و زمان میتواند بسیار سریع یا بسیار کند سپری شود. با این حال، هنگامیکه فواصل به صورت مداوم در یک محدوده ثابت قرار داشته باشند، بهترین راهبرد سوگیری پاسخ‌ها به طرف میانه محدوده است. این دقیقا آنچه حیوانات انجام دادند بود. بعلاوه، ثبت و ضبط از نورون‌های قشر پیشانی یک مکانیسم ساده برای ادغام بیزی را آشکار کرد: تجربه قبلی نمایش زمان در مغز را تشدید می کند تا الگوهای فعالیت نورون مرتبط با فواصل مختلف به طرف مواردی که در داخل محدوده مورد انتظار بودند سوگیری داشته باشند.
Hansem Sohn فوق دکتری انستیتو تکنولوژی ماساچوست، Devika Narain فوق دکتری اسبق، وNicolas Meirhaeghe دانشجوی تحصیلات تکمیلی مولفان ارشد مطالعه حاضر می باشند که درنسخه ۱۵ جولای ژورنال Neuron منتشر شد.
آماده، به صف، شروع
مدت‌های زیادی است متخصصان آمار می دانستند که ادغام بیزی بهینه‌ترین راهبرد برای کار با اطلاعات نامعلوم است. هنگامیکه ما درباره چیزی مردد هستیم، بطور خودکار بر تجربیات قبلی خود برای بهینه کردن رفتار تکیه میکنیم.
در این مورد جزایری می گوید:” اگر شما نمی توانید با اطمینان کامل چیزی را تشخیص دهید، اما از تجربیات قبلیتان انتظاراتی دارید که آن چیز باید چی باشد، پس شما از آن اطلاعات برای کمک به قضاوتتان استفاده خواهید کرد. ما این کار را همیشه انجام میدهیم.”
در این مطالعه جدید، جزایری و تیمش در پی دانستن این بودند که چگونه مغز باورهای قبلی را رمزگذاری میکند و آنها را در کنترل رفتار مورد استفاده قرار میدهد. برای این منظور، محققان حیواناتی را برای بازتولید یک محدوده زمانی با استفاده از فعالیتی که ” آماده، به صف، شروع” نامیده میشود، استفاده کردند. در این فعالیت، حیوانات زمان را بین دو فلاش نور (” آماده و به صف”) اندازه گیری می کنند و سپس یک سیگنال “برو” را با تولید پاسخ تاخیری بعد از گذشت همان میزان از زمان تولید میکنند.
آنها حیوانات را برای انجام این فعالیت در دو سناریو تعلیم دادند. در سناریوی “کوتاه”، محدوده های زمانی بین ۴۸۰ و ۸۰۰ میلی ثانیه و در سناریوی “بلند”، محدوده های زمانی بین ۸۰۰ و ۱۲۰۰ میلی ثانیه متغیر بودند. در آغاز فعالیت، اطلاعات درباره محتوا ( از طریق یک نشانه بصری) به حیوانات داده شد، و بنابراین حیوانات می دانستند که انتظار کدام محدوده زمانی از دو بازه کوتاه‌تر یا بلندتر را داشته باشند.
جزایری قبلا ثابت کرده بود که انسان‌ها این تکلیف را با تمایل به سوگیری پاسخ‌هایشان به سمت میانه محدوده زمانی انجام میدهند. در این مطالعه تحقیقاتی آنها دریافتند که حیوانات دقیقا همین کار را انجام میدهند. برای مثال، اگر حیوانات باور داشتند که محدوده زمانی کوتاه خواهد بود، و محدوده زمانی ۸۰۰ میلی ثانیه‌ای دریافت کرده بودند، محدوده ای که آنها تولید کرده بودند کمی کوتاه‌تر از ۸۰۰ میلی ثانیه بود. برعکس، اگر حیوانات باور داشتند که محدوده زمانی بلندتر خواهد بود، و همان محدوده ۸۰۰ میلی ثانیه‌ای را دریافت کرده بودند، آنها بازه‌ای کمی بلندتر از ۸۰۰ میلی ثانیه را تولید کردند.
جزایری در این مورد می گوید:”آزمایشات تقریبا از هر نظر ممکن مشابه بودند، ولی باور حیوانات که منجر به رفتارهای متفاوت شد. شواهد آزمایشی متقاعد کننده‌ای وجود داشتند که حیوانات بر باور خود تکیه میکنند.”
زمانیکه آنها ثابت کردند حیوانات بر باورهای قبلی خود تکیه دارند، محققان شروع به بررسی کردند تا دریابند مغز چگونه باورهای قبلی را برای راهنمایی و تاثیر گذاری بر رفتار رمزگذاری میکند. آنها فعالیت حدود ۱۴۰۰ نورون موجود در ناحیه قشر پیشانی را که قبلا ثابت شده بود در زمانبندی فعالیت ها درگیر باشند، ثبت و ضبط کردند.
درطول دوره ” آماده، به صف” نمایه فعالیت هرکدام از نورون‌های به روش معمول خود استنتاج شد و کاشف بعمل آمد که حدود ۶۰ درصد نورون‌ها دارای الگوهای فعالیت متفاوت وابسته به زمینه ( کوتاه دربرابر بلند) داشتند. برای معنی دادن به این سیگنال ها، محققان سیر تکاملی فعالیت عصبی درمیان تمام جمعیت را در طی زمان مورد تجزیه و تحلیل قرارد ادند و دریافتند که باورهای قبلی پاسخ‌های رفتاری را با منحرف کردن بازنمایی عصبی زمان به سمت میانه قابل انتظار محدوده زمانی سوق می دهد.
دانش جاسازی شده
محققان باور دارند که تجربیات قبلی، توانایی ارتباطات میان نورون‌ها را تغییر میدهند. توانایی و دوام این ارتباطات، که به عنوان سیناپس نیز شناخته می شود، چگونگی کنش/واکنش نورون‌ها در مقابل همدیگررا تعیین کرده و الگوهای فعالیتی که یک شبکه به هم پیوسته از نورون‌ها میتوانند تولید کنند را محدود میکند. یافته‌های مربوط به منحرف سازی فعالیت عصبی فراهم آورنده پنجره‌ای است که چگونه تجربه ارتباطات سیناپسی را تغییر می دهد است. در این مورد جزایری می گوید:”به نظر میرسد که مغز تجربیات قبلی را در درون ارتباطات سیناپسی، بصورتی که الگوهای فعالیت مغز به صورت مناسب سوگیری شوند یا تحت تاثیر قرار گیرند، جاسازی می کند.”
برای تست مستقل این ایده‌ها، محققان مدل رایانه‌ای شامل شبکه نورونی را که میتوانست فعالیت مشابه “آماده، به صف، شروع” را انجام دهند بوجود آوردند. با استفاده از تکنیک‌هایی که از یادگیری ماشینی به عاریت گرفته شده بود، آنها قادر به بهینه سازی ارتباطات سیناپسی و ایجاد الگویی که همانند حیوانات رفتار میکرد، شدند.
این الگوها به دلیل فراهم آوری بستر برای تجزیه و تحلیل دقیق مکانیسم های اساسی مربوطه، فرآیندی که به عنوان ” مهندسی معکوس” شناخته شده می شود، به شدت ارزشمند می باشند. جالب توجه است که مهندسی معکوس مدل نشان داد که آن فعالیت را دقیقا همانطور که مغز میمون‌ها حل می کند، انجام می دهد. این مدل، همچنین، دارای بازنمایی منحرف شده زمانی مطابق با تجربه قبلی بود.
محققان این مدل کامپیوتری را برای تجزیه و تحلیل بیشتر مکانیسم‌های اساسی مورد استفاده در آزمایشات انحرافی که درحال حاضر برای انجام توسط مغز غیرممکن می باشند، استفاده کردند. با استفاده از این رویکرد، آنها قادرشدند نشان دهند که آزاد کردن بازنمایی‌های عصبی سوگیری در رفتار را از بین می برد. این یافته مهم، نقش حساس بازنمایی منحرف شده دانش قبلی را در ادغام بزی تایید می کند.
محققان اکنون برای مطالعه اینکه چگونه مغز به آرامی ارتباطات سیناپسی را ساختار می بخشد و آنها را به مرور زمان تنظیم دقیق می کند تا باورهای قبلی را، همچنانکه حیوان می گیرد تا فعالیت زمانبندی را انجام دهد و رمز گذاری کند، برنامه ریزی می کنند.
