چگونه مغز به کمک دانش، مشکلات را حل می‌کند؟

هنگامی که انسان‌ها و حیوانات با موقعیت یا مشکل خاصی روبرو می‌شوند، 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 بررسی کنند، برای هر کالایی که می‌خواهند بخرند، پول پرداخت کنند و مغازه را ترک کنند.

به طور مشابه، یک حیوان ممکن است بداند در حضور یک شکارچی، یا هنگام تلاش برای جمع آوری غذا در یک محیط خاص، چه کاری انجام دهد.

این ایده کلی در مورد نحوه برخورد با یک مشکل یا موقعیت معین از تجربیات گذشته یا دانش کسب شده ناشی می‌شود.در حالی که بسیاری از مطالعات سعی کرده‌اند زیربنای عصبی این توانایی را برای به کارگیری دانش گذشته در ویژگی‌های موقعیت‌های جدید تعیین کنند ، بسیاری از سوالات بی‌پاسخ باقی مانده‌اند.

تیمی از محققان در دانشگاه آکسفورد و دانشگاه کالج لندن اخیراً افق جدیدی را در مورد فرآیند‌های عصبی زیربنای توانایی انسان‌ها و حیوانات برای انطباق با روش برخورد آن‌ها با مشکلات و مسائل بر اساس تجربیات گذشته روشن کرده اند.

مقاله آن‌ها که در Nature Neuroscience منتشر شده است، نقش حیاتی دو ناحیه کلیدی مغز، یعنی قشر جلوی پیشانی و هیپوکامپ را برجسته می‌کند.

ورونیکا سامبورسکا، جیمز ال می‌گوید: برای بررسی چگونگی دستیابی مغز به این امر، ما به موش‌ها در خصوص یک سری مشکلات و مسائل،  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 مطلب 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 موش‌ها را در معرض یک سری مشکلات با ساختار انتزاعی یکسان، اما با مکان‌های فیزیکی کمی متفاوت قرار دادند.آن‌ها سپس واحد‌های منفرد را در قشر جلوی پیشانی و هیپوکامپ ثبت کردند.

در حالی که موش‌ها با این مشکلات مقابله کردند و بازنمایی‌های عصبی حاصل از هر آزمایش را، هم در قشر جلوی پیشانی داخلی و هم در هیپوکامپ ، بررسی کردند.

همانطور که آن‌ها پیش بینی کرده بودند، توانایی موش‌ها برای مقابله با مشکلات جدید، اما مشابه به طور مداوم در طول زمان بهبود یافت، که نشان می‌دهد آن‌ها می‌توانستند 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 mPFC و آن‌هایی که در هیپوکامپ تولید می‌شوند، مشخص می‌کند که موش‌ها در آزمایش با آن مقابله کردند.

سامبورسکا و همکارانش در مقاله خود توضیح دادند: نورون‌ها در قشر جلوی پیشانی داخلی (mPFC) با وجود همبستگی‌های حسی حرکتی متفاوت، بازنمایی‌های مشابهی را در بین مشکلات حفظ کردند، در حالی که نمایش‌های هیپوکامپ (dCA۱) به شدت تحت‌تاثیر ویژگی‌های هر مشکل بود.

این هم برای بازنمایی رویداد‌هایی که هر آزمایش را شامل می‌شد و هم برای آن‌هایی که انتخاب‌ها و نتایج را در آزمایش‌های متعدد برای هدایت تصمیم‌های یک حیوان ادغام می‌کردند، صادق بود.

یافته‌های اخیر جمع‌آوری‌شده توسط این تیم از محققان بینش ارزشمند جدیدی در مورد نقش PFC 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 و درک چگونگی انتقال دانش قبلی به وظایف جدید را در مغز بهبود بخشد.

سامبورسکا و همکارانش در مقاله خود نوشتند:‌ داده‌ها نشان می‌دهد که قشر جلوی مغز و هیپوکامپ نقش مکمل در تعمیم دانش بازی می‌کنند.

PFC ساختار مشترک را در میان مشکلات مرتبط انتزاعی می‌کند و هیپوکامپ این ساختار را بر روی ویژگی‌های وضعیت فعلی ترسیم می‌کند.

منبع: سایت مدیکال اکسپرس