“ثورة في علوم الأعصاب: كيف يتعامل دماغ الفأر مع اتخاذ القرار لتحسين الذكاء الاصطناعي”

كشف أسرار الدماغ في معالجة القرارات

كشف علماء الأعصاب في مركز ساينسبري ويلكوم في جامعة لندن (UCL) النقاب عن كيفية تحويل المدخلات الحسية إلى حركة موتور من خلال مناطق متعددة في دماغ الفئران. تظهر الأبحاث التي أجريت في المركز أن عملية اتخاذ القرار هي عملية شاملة يتم تنسيقها عبر الدماغ من خلال التعلم، مما يفتح آفاقاً جديدة في فهم كيفية عمل الدماغ.

التقدم في البحث باستخدام تقنية “نيروبيكسل”

نُشرت الدراسة، التي قادها فريق من الباحثين في مركز ساينسبري ويلكوم، في مجلة “Nature” مؤخرًا. استخدم الباحثون تقنية متطورة تُدعى “نيروبيكسل”، والتي تتيح تسجيلات متزامنة من مئات الخلايا العصبية في مناطق متعددة من الدماغ. وقد تم تصميم مهمة خاصة للفئران بواسطة الدكتورة إيفانا أورسوليتش لتفريق بين معالجة الحواس والتحكم الحركي، مما مكن الفريق من الحصول على رؤى جديدة حول كيفية تعامل الدماغ مع القرارات.

الدماغ والتعلم في اتخاذ القرارات

قال البروفيسور توم مريس-فلوغيل، مدير مركز ساينسبري ويلكوم ومؤلف الورقة البحثية الرئيسية: “تجمع هذه الدراسة بين المفاهيم التي تم وصفها سابقاً للمناطق الفردية في الدماغ إلى رؤية متكاملة تتطابق مع الديناميات العصبية على مستوى الدماغ بأسره. لدينا الآن صورة كاملة لما يحدث في الدماغ عندما يتم تحويل المدخلات الحسية عبر عملية اتخاذ القرار إلى فعل.”

وأضاف الدكتور ميخائيل لوش، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه والمشارك الأول في الدراسة: “غالباً ما نتخذ قرارات بناءً على أدلة غامضة. على سبيل المثال، عندما يبدأ المطر، عليك أن تقرر مدى تكرار قطرات المطر قبل أن تفتح مظلتك. درسنا دمج الأدلة الغامضة نفسها في الفئران لفهم كيفية معالجة الدماغ للقرارات الإدراكية.”

تأثير النتائج على الذكاء الاصطناعي

توفر هذه النتائج الجديدة رؤى قيمة قد تساعد في تحسين تصميم الشبكات العصبية الموزعة في الذكاء الاصطناعي. من خلال فهم أعمق لكيفية معالجة الدماغ للمدخلات الحسية واتخاذ القرارات، يمكن تطوير أنظمة ذكاء اصطناعي أكثر تطوراً وفعالية.

تجربة جديدة على الفئران تكشف آلية معالجة المعلومات الحسية

في دراسة حديثة، تم تدريب الفئران على مهمة تتطلب الوقوف ثابتة أثناء مشاهدة نمط بصري متحرك على شاشة. لتحفيز الفئران، كان يجب عليها لَحس فوهة عندما تكتشف زيادة مستمرة في سرعة حركة النمط البصري. تم تصميم المهمة بحيث تكون سرعة الحركة غير ثابتة، حيث تتقلب باستمرار، ويتغير توقيت الزيادة من تجربة إلى أخرى، مما يمنع الفئران من تذكر وقت حدوث الزيادة. نتيجة لذلك، كان على الفئران أن تظل متيقظة وتتفاعل مع التغيرات في سرعة النمط.

فهم توزيع معالجة المعلومات عبر الدماغ

أوضح الدكتور أندريه خيلكيفيتش، زميل بحثي أول في مختبر مريس-فلوغيل والمشارك الأول في الورقة البحثية: “من خلال تدريب الفئران على الوقوف ثابتة، تمكنا من الحصول على بيانات أنظف حول كيفية تتبع الخلايا العصبية للتقلبات العشوائية في السرعة قبل اتخاذ الفئران لإجراء ما. وجدنا أن الخلايا العصبية التي تتعامل مع هذه المعلومات موزعة بشكل نادر ولكن واسع عبر الدماغ، بدلاً من وجود منطقة دماغية واحدة تدمج الأدلة الحسية وتبدأ الحركة.”

جمع البيانات وتحليلها

سجل الباحثون بيانات من أكثر من 15,000 خلية عصبية عبر 52 منطقة في دماغ 15 فأراً مدرباً. للمقارنة، قام الفريق أيضًا بتحليل نتائج تسجيلات من فئران جديدة لمراقبة التعلم والتكيف. أضاف الدكتور ميخائيل لوش، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في مركز ساينسبري ويلكوم والمشارك الأول في الدراسة: “عندما لا تكون الفئران على دراية بالمحفز البصري، فإنها تمثل المعلومات فقط في النظام البصري وبعض المناطق الدماغية الوسطى. ولكن بعد أن تتعلم الفئران المهمة، تبدأ الخلايا العصبية في دمج الأدلة عبر جميع أنحاء الدماغ.”

آفاق البحث المستقبلي

في هذه الدراسة، ركز الفريق على الفئران التي تعلمت المهمة بالكامل، لكنهم يأملون في المستقبل في استكشاف كيفية حدوث عملية التعلم بتتبع التغيرات في الخلايا العصبية مع مرور الوقت. كما يتطلعون إلى تحديد ما إذا كانت هناك مناطق محددة في الدماغ تعمل كمراكز سببية في إنشاء الروابط بين الأحاسيس والحركات.

تثير الدراسة أيضًا أسئلة حول كيفية تضمين الدماغ لتوقعات حول متى ستزيد سرعة النمط البصري، بحيث يتفاعل الحيوان فقط مع المحفز عندما تكون المعلومات ذات صلة. يخطط الفريق لدراسة هذه الأسئلة بشكل أعمق باستخدام مجموعة البيانات التي جمعوها.