المترجم : أبو طه / عدنان أحمد الحاجي
راجعه المهندس علي بن أحمد الشيخ أحمد
المقالة رقم ١٨ لسنة ٢٠٢٠
التصنيف : أبحاث التعلم
May 01, 2019
الدماغ البشري "مرن": يمكنه التكيف وتغيير التوصيلات بين عصبوناته ، وغالبًا ما يكون ذلك أكثر سهولة عند تعلم أشياء جديدة تتعلق بمهارات مألوفة. على سبيل المثال ، ربما يكون تعلم كرة الريشة أسهل من تعلم كرة القدم للاعب التنس المحترف .
في محاولتها اكتشاف الحدود الأساسية لمرونة الدماغ ، اكتشفت دراسة جديدة أجراها معهد كالفورنيا للتكنلوجياً كالتك Caltech أن التعلم أسهل بالفعل حينما يتعلق الأمر بالمهارات التي يتوافر عليها الشخص لأن البنية العصبية الموجودة مسبقًا تقيّد/ تحد ما يمكن أن يتعلمه. بمعنى آخر ، من المحتمل أن المهارات التي طورناها تقيد بالفعل ما يمكننا تعلمه بسهولة في وقت قصير.
قال ريتشارد أندرسون ، برفسور علوم الأعصاب ومدير معهد تاينكياو و كريسي للأعصاب في كالتك نريد أن نعرف كيف يتعلم الناس وأينيحدث هذا التعلم في الدماغ. رغم أن هذا لا يزال من العلوم الأساسية (لتعريف العلوم الأساسية، راجع ١) ، فإن هذا البحث يمكن أن يساعد يومًا ما الأشخاص الذين تعرضوا لجلطة دماغية أو صدمة أخرى في الدماغ أثناء عملية إعادة تأهيلهم". . أُجري البحث في مختبر أندرسن بالتعاون مع جامعة كاليفورنيا في لوسأنجلوس ومستشفى كاسا كولينا ومراكز الرعاية الصحية في بومونا ، كاليفورنيا.
ركزت الدراسة على منطقة في الدماغ تدعى القشرة الدماغية داخل الفص الداخلي الأمامي ،anterior intraparietal cortex, أو AIP. هذه المنطقة تتحكم في نوايا/ مقاصد الشخص ، لا سيما قصده/نيته بالتحرك. على سبيل المثال ، عندما تمد يدك لالتقاط جسم ، يقوم ال AIP أولاً بترميز نيتكعلى الحركة ثم يرسل إشارات إلى مناطق الدماغ التي تتحكم في حركات العضلات والأوتار وما شابه.
تحت إشراف طالبة ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا صوفيا ساكيلاريدي والباحث فاسيليوس كريستوبولوس Vassilios Christopoulos ، أقام الباحثون شراكة مع امرأة مصابة بشلل الأطراف الأربعة ومزروع في ال AIP عندها أقطاب كهربائية صغيرة جراحياً للسيطرةعلى نظام الوساطة interface بُين الآلة والدماغ (BMI). يقيس ال BMI النشاط العصبي في المنطقة ويمكن برمجته لترجمة هذا النشاط إلى تعليمات لبديل اصطناعي prosthetics (على سبيل المثال ، جهاز كمبيوتر) بهذه الطريقة ، يمكن للمشاركة في الدراسة التحكم في مؤشر على شاشة كمبيوتر بمجرد التفكير في تحريك المؤشر.
في هذه التجارب ، وُضعت أمام المشاركة في التجربة شاشة كمبيوتر تعرض مؤشرًا cursor. عندما أضاءت منطقة معينة على الشاشة ، طُلب منهاالتفكير في نقل معصمها الأيمن المشلول كما لو أنها كانت تحرك المؤشر فعليًا من موضع البدء إلى موضع مُضاء. قرأ ال BMI نيتها العصبية لتحريك المؤشر وقام ال BMI بعد ذلك بتحريك المؤشر وفقًا لتلك النية.
الخلايا العصبية في AIP للمشاركة في التجربة تقدح fire في أنماط مختلفة بحسب ما كانت المشاركة في التجربة تنوي القيام به. على سبيل المثال ، بعض الخلايا العصبية تقدح للقيام بحركات مقصودة بإتجاه الأعلى وأخرى تقدح لحركات مقصودة اتجاه الأسفل . يقال لعملية الأولى أنها " ضُبطتللأعلى" والعملية الثانية " ضُبطت للأسفل". تمت معايرة ال BMI لتحريك المؤشر بالضبط تمامًا حين قصدت المشاركة في التجربة تحريكه. على سبيلالمثال ، إذا فكرت في تحريك المؤشر للأسفل ، فإن الخلايا العصبية المنضبطة باتجاه الأسفل ستزيد من نشاطها لترجمة التفكير إلى حركة المؤشر.
بعد ذلك ، قام الباحثون بتغيير الإتجاه بين النشاط العصبي وحركة المؤشر - على سبيل المثال ، إذا فكرت المشاركة في تحريك معصمها إلى أسفل ، فإنالمؤشر سيتحرك للأعلى. بالنسبة لبعض الإتجاهات الجديدة ، تمكنت المشاركة من التكيف مع هذا التشويش الفكري. في هذه الحالات ، أراد الباحثونمعرفة كيف يحدث التكيف . هل الخلايا العصبية المعينة التي تتحكم في ال BMI تتعلم لتغيير ضبطها للأعلى وللأسفل؟ أو هل تتعلم المشاركة أن تفكرفي الحركة باتجاه الأعلى عندما يُطلب منها التحرك باتجاه الأسفل؟
هذه العملية الأخيرة (حينما تفكر المشاركة في التجربة بتحريك المؤشر بانجاه الأعلى لكن يطلب منها بتحريكه اتجاه الأسفل) هي مثال لتعلم استخدام استراتيجية إدراكية/معرفية جديدة. العديد من مستخدمي الكمبيوتر لديهم خبرة في استخدام استراتيجيات تكيفية إدراكية مماثلة ، يشرحكريستوبولوس:"على وسادة الفأرة لجهاز كومبيوتر أبل ، على المستخدم أن يحرك أصابعه إلى أعلى حتى ينتقل (بالمؤشر) إلى الأسفل. على وسادة فأرة كومبيوتر ويندوز Windows الإتجاه يكون العكس." مهارة "تحريك الشخص ليده هي نفسها في كلتا الحالتين ، ولكن يجب على الشخص التكيف معالإتجاهات المختلفة. "
وجد الباحثون أن المشاركة في التجربة كانت في بعض الأحيان قادرةً على التكيف مع الإضطراب في حركة المؤشر عن طريق تغيير إستراتيجيتها الإدراكية/ المعرفية. على سبيل المثال ، قالت إنها أعادت توجيه حركة المؤشر في عقلها لتقوم بأداء المهمة. ومع ذلك ، لم تكن المشاركة قادرة دائمًا على حل الإضطراب اتجاه الحركة عن طريق تبني استراتيجية إدراكية جديدة ، وفي تلك الحالات ، وجد الباحثون أن دماغها لم يكوّن أنماطًا جديدة تماماً من نشاطالخلايا العصبية. بمعنى آخر ، كانت قدرتها على التكيف - وتحديداً ، قدرتها على إعادة توجيه المؤشر إلى مواقع معينة في المكان - مقيدة بضبط مجموعةمعينة من الخلايا العصبية التي كان يجري تسجيل النشاط منها. هذا يشير إلى أن مدى قدرة الشخص على تعلم مهارة جديدة مقيد بالترابط العصبي(بين العصبونات) الموجود مسبقًا.
يقول ساكيلاريدي Sakellaridi: "قد لا يكون هذا هو الحال دائمًا" ، حيث أجريت التجارب في فترات مدتها ساعة واحدة - وبالتالي تمثل التعلم علىالمدى القصير - من المحتمل أن ال AIP يحتاج إلى مزيد من فترة تدريب لتوليد أنماط جديدة من النشاط ، على سبيل المثال ، لتعلم مهارات حركية جديدة.تشير النتائج التي توصلنا إليها إجمالاً إلى أن بعض أنواع التعلم قد يستغرق وقتًا أطول لتغيير ( الروابط العصبية) في الدماغ ".
بعد ذلك ، يخطط الباحثون لدراسة مناطق مختلفة من الدماغ من خلال العمل مع أشخاص لديهم أقطاب كهربائية مزروعة في مناطق أخرى غير ال AIP.
نشرت الورقة عن البحث ، تحت عنوان "التعلم ذاتي المنشأ للتحكم بواسطة نظام ربط الدماغ والالة AIP علىلإنترنت في ٧ مارس ٢٠١٩في مجلة نيورون. ساكيلاريدي وكريستوبولوس هما مؤلفا الدراسةالأولان. مؤلفون مشاركون آخرون هم الباحث العلمي الأول في معهد كاليفورنياللتكنولوجيا تايسون أفالو ، ومديرة مختبر كالتك كيلسي بيجسا ، وإميلي روزاريو وديبرا أوليت من كازا كولينا ، ونادر بوراتيان من جامعة كاليفورنيا.
مصادر وتعاريف من خارج النص
١-العلوم الأساسية هي الدراسة التي تتعلق بالاكتشافات الأساسية والاختراعات في حقول العلوم. وهي معرفة معرفة الحقائق. ويمكن أيضا أن توصفبأنها المعرفة المكتسبة والتي ليس لها اهتمام بشأن التطبيقات والاستخدامات المستقبلية. جميع تخصصات العلوم (بما في ذلك العلوم الفيزيائيةوالكيميائية) لها العلوم الأساسية والتطبيقية. الهدف من العلوم الأساسية هو توسيع أو استكشاف المعرفة في مجال معين. ترجمناه من نص ورد عَلى هذاالرابط: https://www.caltech.edu/about/news/how-brain-learns-new-skills
المصدر الرئيس
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على هذا العنوان؛
]
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق