البحث عن كيفة تشكيل أدمغتنا العالم الخارجي

البحث عن كيفة تشكيل أدمغتنا العالم الخارجي
ايهاب محمد زايد-مصر
تساعد دراسات علماء الأعصاب في الكشف عن كيفية احتفاظ الدماغ بالوقت واتخاذ القرارات وتقييم تصرفات الآخرين.
تتطلب منا الكثير من حياتنا اليومية تقديم استنتاجات حول العالم من حولنا. عندما تفكر في الاتجاه الذي سيضرب به خصمك الكرة ، أو يحاول معرفة سبب بكاء طفلك ، يبحث عقلك عن إجابات حول الاحتمالات التي لا يمكن الوصول إليها بشكل مباشر من خلال التجارب الحسية.
كرس الأستاذ المساعد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مهرداد جزايري معظم حياته المهنية لاستكشاف كيف يخلق الدماغ تمثيلات أو
السؤال الوحيد الذي يثير اهتمامي أكثر هو كيف يشكل الدماغ نماذج داخلية للعالم الخارجي؟ إن دراسة الاستدلال هي حقًا طريقة قوية لاكتساب نظرة ثاقبة لهذه النماذج الداخلية “، كما يقول الجزايري ، الذي حصل مؤخرًا على منصب في قسم الدماغ والعلوم المعرفية وهو أيضًا عضو في معهد ماكغفرن لأبحاث الدماغ التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب ، بما في ذلك التحليل التفصيلي للسلوك ، والتسجيل المباشر لنشاط الخلايا العصبية في الدماغ ، والنمذجة الرياضية ، اكتشف كيف يبني الدماغ نماذج من الانتظام الإحصائي في البيئة. لقد وجد أيضًا دوائر وآليات تمكن الدماغ من التقاط العلاقات السببية بين الملاحظات والنتائج.
طريق غير عادي
الجزائري ، الذي كان عضوًا في هيئة التدريس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا منذ عام 2013 ، اتخذ مسارًا غير عادي في مهنة علم الأعصاب. نشأ في طهران ، إيران ، وكان طالبًا غير مبال حتى عامه الثاني في المدرسة الثانوية عندما كان مهتمًا بحل ألغاز الهندسة الصعبة. بدأ أيضًا البرمجة باستخدام ZX Spectrum ، وهو جهاز كمبيوتر شخصي مبكر 8 بت ، كان والده قد أعطاه إياه.
خلال المدرسة الثانوية ، تم اختياره للتدريب مع أول فريق وطني في أولمبياد الفيزياء في إيران ، ولكن عندما فشل في الانضمام إلى الفريق الدولي ، أصيب بالإحباط وتخلّى مؤقتًا عن فكرة الالتحاق بالجامعة. في النهاية ، شارك في امتحان القبول الوطني بالجامعة وتم قبوله في قسم الهندسة الكهربائية في جامعة الشريف للتكنولوجيا.
الجزائري لم يستمتع بأربع سنوات من التعليم الجامعي. ساعدته هذه التجربة في الغالب على إدراك أنه لم يكن من المفترض أن يصبح مهندسًا. “أدركت أنني لست مخترعًا. ما يلهمني هو عملية الاكتشاف. “أحب حقًا اكتشاف الأشياء ، وليس بناء الأشياء ، لذلك لم تكن تلك السنوات الأربع ملهمة للغاية.”
بعد تخرجه من الكلية ، أمضى جزايري بضع سنوات في العمل في مزرعة موز بالقرب من بحر قزوين مع صديقين. يصف تلك السنوات بأنها من بين أفضل السنوات وأكثرها تكوينًا في حياته. كان يستيقظ بحلول الرابعة صباحًا ، ويعمل في المزرعة حتى وقت متأخر من بعد الظهر ، ويقضي بقية اليوم في التفكير والقراءة. كان علم الأعصاب أحد الموضوعات التي قرأ عنها باهتمام كبير ، مما دفعه بعد بضع سنوات للتقدم إلى كلية الدراسات العليا.
هاجر إلى كندا وتم قبوله في جامعة تورنتو ، حيث حصل على درجة الماجستير في علم وظائف الأعضاء وعلم الأعصاب. أثناء وجوده هناك ، عمل على بناء نماذج دوائر صغيرة تحاكي نشاط الخلايا العصبية في الحُصين.
من هناك ، ذهب جزايري إلى جامعة نيويورك للحصول على درجة الدكتوراه في علم الأعصاب ، حيث درس كيف تدعم الإشارات في القشرة البصرية الإدراك واتخاذ القرار. يقول: “كنت أقل اهتمامًا بكيفية تشفير القشرة البصرية للعالم الخارجي”. “أردت أن أفهم كيف يقوم باقي الدماغ بفك تشفير الإشارات في القشرة البصرية ، وهي في الواقع مشكلة استنتاج”.
واصل متابعة اهتمامه ببيولوجيا الأعصاب للاستدلال باعتباره باحثًا لما بعد الدكتوراة في جامعة واشنطن ، حيث درس كيف يستخدم الدماغ الانتظام الزمني في البيئة لتقدير الفترات الزمنية ، ويستخدم المعرفة حول تلك الفترات للتخطيط للأعمال المستقبلية.
بناء النماذج الداخلية لعمل الاستدلالات
الاستدلال هو عملية استخلاص النتائج بناءً على معلومات غير متاحة بسهولة. يعد تكوين استنتاجات غنية من البيانات النادرة أحد القدرات العقلية الأساسية للبشر ، وهو أمر أساسي لما يجعلنا أكثر الأنواع ذكاءً على وجه الأرض. للقيام بذلك ، يبني نظامنا العصبي نماذج داخلية للعالم الخارجي ، وتلك النماذج التي تساعدنا على التفكير في الاحتمالات دون تجربتها بشكل مباشر.
تظهر مشكلة الاستدلالات نفسها في العديد من المواقف السلوكية.
“يصنع نظامنا العصبي جميع أنواع النماذج الداخلية لأهداف سلوكية مختلفة ، بعضها يلتقط الانتظام الإحصائي في البيئة ، وبعضها يربط الأسباب المحتملة بالآثار ، والبعض الآخر يعكس العلاقات بين الكيانات ، والبعض الآخر يمكّننا من التفكير في الآخرين ، “الجزائري يقول.
يتكون مختبر الجزيري في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من مجموعة من علماء الإدراك وعلماء فيزيولوجيا كهربائية ومهندسين وعلماء فيزيائيين لديهم اهتمام مشترك بفهم طبيعة النماذج الداخلية في الدماغ وكيف تمكننا هذه النماذج من عمل استنتاجات في مهام سلوكية مختلفة.
ركز العمل المبكر في المختبر على مهمة توقيت بسيطة لفحص مشكلة الاستدلال الإحصائي ، أي كيف نستخدم الانتظام الإحصائي في البيئة لعمل استدلال دقيق. أولاً ، وجدوا أن الدماغ ينسق الحركات في الوقت المناسب باستخدام عملية ديناميكية ، تشبه جهاز توقيت تناظري. ووجدوا أيضًا أن التمثيل العصبي للوقت في القشرة الأمامية يتم معايرته باستمرار بناءً على الخبرة السابقة حتى نتمكن من إجراء تقديرات زمنية أكثر دقة في وجود عدم اليقين.
في وقت لاحق ، طور المختبر مهمة صنع قرار معقدة لفحص الأساس العصبي للاستدلال السببي ، أو عملية استنتاج سبب خفي بناءً على آثاره. في ورقة بحثية ظهرت في عام 2019 ، حدد الجزايري وزملاؤه دائرة دماغية هرمية وموزعة في القشرة الأمامية تساعد الدماغ على تحديد السبب الأكثر احتمالا للفشل ضمن تسلسل هرمي للقرارات.
في الآونة الأخيرة ، وسع المختبر تحقيقه ليشمل المجالات السلوكية الأخرى ، بما في ذلك الاستدلال العلائقي والاستدلال الاجتماعي. الاستدلال العلائقي يدور حول وضع ملاحظة غامضة باستخدام الذاكرة العلائقية. على سبيل المثال ، عند الخروج من مترو أنفاق في حي جديد ، قد نستخدم معرفتنا بالعلاقة بين المعالم المرئية لاستنتاج اتجاه الشمال. يتضمن الاستدلال الاجتماعي ، الذي يصعب دراسته للغاية ، استنباط معتقدات الآخرين وأهدافهم بناءً على أفعالهم.
إلى جانب الدراسات التي أجريت على متطوعين بشريين ونماذج حيوانية ، يطور مختبر الجزيري نماذج حسابية تعتمد على الشبكات العصبية ، مما يساعدهم على اختبار فرضيات مختلفة محتملة حول كيفية أداء الدماغ لمهام محددة. من خلال مقارنة نشاط هذه النماذج ببيانات النشاط العصبي من الحيوانات ، يمكن للباحثين اكتساب نظرة ثاقبة حول كيفية قيام الدماغ في الواقع بأداء نوع معين من مهام الاستدلال.
يقول الجزايري: “اهتمامي الرئيسي هو كيفية استنتاج الدماغ للعالم بناءً على الإشارات العصبية”. “كل عملي يدور حول النظر داخل الدماغ ، وقياس الإشارات ، واستخدام الأدوات الرياضية لمحاولة فهم كيف أن هذه الإشارات هي مظاهر لنموذج داخلي داخل الدماغ.”
٠ تعليق