**کشف دینامیک تصمیم‌گیری مغز: نوآوری شگفت‌انگیز**

تحقیقات جدید در مورد تبدیل ورودی حسی به عمل حرکتی در مغز موش‌ها

محققان علوم اعصاب نشان داده‌اند که چگونه ورودی‌های حسی در چندین ناحیه مغز موش‌ها به عمل حرکتی تبدیل می‌شود. این تحقیقات که در مرکز ساینس‌بری ولکام در دانشگاه UCL انجام شده است، نشان می‌دهد که تصمیم‌گیری یک فرآیند جهانی در سراسر مغز است که با یادگیری هماهنگ می‌شود. این یافته‌ها می‌تواند به تحقیقات هوش مصنوعی کمک کند و بینش‌هایی درباره طراحی شبکه‌های عصبی توزیع‌شده‌تر ارائه دهد.

پروفسور تام موریسیک-فلوجل، مدیر مرکز ساینس‌بری ولکام در UCL و نویسنده مسئول این مقاله، توضیح داد: “این کار مفاهیم قبلاً توصیف‌شده برای نواحی فردی مغز را به یک دیدگاه منسجم تبدیل می‌کند که به دینامیک‌های عصبی در سطح مغز می‌پردازد. اکنون تصویر کاملی از آنچه در مغز در حال وقوع است داریم، زیرا ورودی حسی از طریق یک فرآیند تصمیم‌گیری به عمل تبدیل می‌شود.”

این مطالعه که امروز در مجله Nature منتشر شده، نحوه استفاده محققان از پروب‌های Neuropixels، یک فناوری پیشرفته که امکان ضبط همزمان اطلاعات از صدها نورون در چندین ناحیه مغز را فراهم می‌کند، برای مطالعه موش‌هایی که در یک وظیفه تصمیم‌گیری شرکت داشتند را شرح می‌دهد. این وظیفه که توسط دکتر ایوانا اورسولیک در SWC توسعه یافته، به تیم این امکان را داد تا بین پردازش حسی و کنترل حرکتی تمایز قائل شوند.

محققان همچنین با مطالعه بر روی حیوانات آموزش‌دیده در این وظیفه و مقایسه آن‌ها با حیوانات ناآشنا، سهم یادگیری را نیز نشان دادند. دکتر مایکل لوه‌سه، پژوهشگر فوق‌دکتری در SWC و نویسنده مشترک اول مقاله، توضیح داد: “ما اغلب تصمیمات خود را بر اساس شواهد مبهم می‌گیریم. به عنوان مثال، وقتی باران شروع به باریدن می‌کند، باید تصمیم بگیرید که چه زمانی باید چتر خود را باز کنید. ما همین ادغام شواهد مبهم را در موش‌ها مطالعه کردیم تا بفهمیم مغز چگونه تصمیمات ادراکی را پردازش می‌کند.”

موش‌ها آموزش دیده بودند که در حین تماشای یک الگوی بصری در حال حرکت بر روی صفحه نمایش، بی‌حرکت بایستند. برای دریافت پاداش، موش‌ها باید زمانی که افزایش پایدار در سرعت حرکت الگوی بصری را تشخیص می‌دادند، به یک نازل لیس بزنند. این وظیفه به گونه‌ای طراحی شده بود که سرعت حرکت هرگز ثابت نبود و به طور مداوم نوسان داشت. همچنین زمان افزایش میانگین سرعت از آزمایش به آزمایش دیگر تغییر می‌کرد تا موش‌ها نتوانند به سادگی به یاد بیاورند که افزایش پایدار چه زمانی رخ داده است.

تحلیل رفتار موش‌ها در پاسخ به محرک‌های بصری

بنابراین، موش‌ها باید به طور مداوم به محرک‌ها توجه کنند و اطلاعات را یکپارچه‌سازی کنند تا مشخص کنند آیا سرعت افزایش یافته است یا خیر. دکتر آندری خیلکویچ، پژوهشگر ارشد در آزمایشگاه موریسیک-فلوجل و نویسنده مشترک اول مقاله، توضیح داد: “با آموزش موش‌ها به ایستادن در یک جا، تحلیل داده‌هایی که می‌توانستیم انجام دهیم بسیار دقیق‌تر بود و این کار به ما اجازه داد تا ببینیم نورون‌ها چگونه نوسانات تصادفی در سرعت را قبل از اینکه موش‌ها اقدام کنند، پیگیری می‌کنند.” در موش‌های آموزش‌دیده، ما دریافتیم که هیچ ناحیه واحدی در مغز وجود ندارد که شواهد حسی را یکپارچه‌سازی کند یا فرآیند را هماهنگ کند. در عوض، ما نورون‌هایی را یافتیم که به طور پراکنده و گسترده در سراسر مغز توزیع شده‌اند و شواهد حسی و آغاز اقدام را پیوند می‌دهند.

پژوهشگران از هر موش چندین بار داده‌برداری کردند و اطلاعاتی از بیش از ۱۵,۰۰۰ سلول در ۵۲ ناحیه مغزی از ۱۵ موش آموزش‌دیده جمع‌آوری کردند. برای بررسی یادگیری، تیم همچنین نتایج را با ضبط‌های موش‌های ناآشنا مقایسه کرد. دکتر لوهس توضیح داد: “ما دریافتیم که وقتی موش‌ها نمی‌دانند محرک بصری چه معنایی دارد، تنها اطلاعات را در سیستم بینایی مغز و چند ناحیه میانه مغز نمایان می‌کنند. پس از یادگیری وظیفه، سلول‌ها شواهد را در سراسر مغز یکپارچه می‌کنند.”

در این مطالعه، تیم تنها به حیوانات ناآشنا و آن‌هایی که کاملاً وظیفه را یاد گرفته بودند، پرداختند، اما در کارهای آینده امیدوارند فرآیند یادگیری را با پیگیری نورون‌ها در طول زمان کشف کنند تا ببینند چگونه تغییر می‌کنند وقتی موش‌ها شروع به درک وظیفه می‌کنند. پژوهشگران همچنین به بررسی این موضوع می‌پردازند که آیا نواحی خاصی در مغز به عنوان هاب‌های علی در برقراری این پیوندها بین احساسات و اقدامات عمل می‌کنند.

چند سوال اضافی که این مطالعه مطرح کرده، شامل این است که چگونه مغز انتظاراتی از زمان افزایش سرعت الگوی بصری را در نظر می‌گیرد به گونه‌ای که حیوانات تنها زمانی به محرک واکنش نشان دهند که اطلاعات مرتبط باشد. تیم قصد دارد این سوالات را با استفاده از داده‌هایی که جمع‌آوری کرده‌اند، بیشتر بررسی کند.

این مطالعه با کمک جوایز ولکام (217211/Z/19/Z و 224121/Z/21/Z) و همچنین کمک مالی بنیاد خیریه گاتسبی (GAT3755) و ولکام (219627/Z/19/Z) تأمین شده است.