حل ابهام: مغز چگونه از بستر در تصمیم‌گیری و یادگیری استفاده می‌کند؟

زندگی و چالش‌های تصمیم‌گیری

زندگی می‌تواند پیچیده باشد و ما با تصمیمات زیادی روبرو هستیم. خوشبختانه، دو ناحیه مهم در مغز به نام‌های قشر اوربیتوفروتال و هیپوکامپ به ما در این زمینه کمک می‌کنند. طبق تحقیقات انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، این نواحی به طور مشترک به ما در تصمیم‌گیری در موقعیت‌هایی که نیاز به حل ابهام دارند، کمک می‌کنند. به عبارت دیگر، این نواحی در موقعیت‌هایی که معنی محرک‌ها بسته به زمینه تغییر می‌کند، دخالت دارند.

ران کایفلین، عصب‌شناس دانشگاه UCSB، می‌گوید: “من معتقدم که این اساس شناخت است.” آزمایشگاه او به بررسی مدارهای عصبی مرتبط با ارزیابی و تصمیم‌گیری می‌پردازد. او ادامه می‌دهد: “این ویژگی است که ما را از رفتار مانند ربات‌های ساده بازمی‌دارد، زیرا آنها همیشه به یک محرک به یک شکل پاسخ می‌دهند. توانایی ما در درک اینکه معنی برخی محرک‌ها به زمینه بستگی دارد، به ما انعطاف‌پذیری می‌دهد؛ این همان چیزی است که به ما اجازه می‌دهد در موقعیت‌های مختلف به شیوه‌ای مناسب عمل کنیم.”

به عنوان مثال، او توضیح می‌دهد که ممکن است تلفن شما زنگ بزند، اما اینکه آیا به آن پاسخ می‌دهید یا نه، به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله اینکه کجا هستید، چه کاری انجام می‌دهید، چه ساعتی است و چه کسی ممکن است تماس بگیرد. کایفلین می‌افزاید: “این یک محرک واحد است، اما بسته به شرایط پس‌زمینه، به طور متفاوتی پردازش می‌شود و ممکن است شما تصمیم بگیرید به آن به شیوه‌ای متفاوت پاسخ دهید.”

تحقیقات جدید و کشف معنا

این تحقیق که در نشریه Current Biology منتشر شده، اولین مطالعه‌ای است که به طور علّی به بررسی سهم نسبی قشر اوربیتوفروتال و هیپوکامپ در فرآیند رفع ابهام زمینه‌ای پرداخته است.

قشر اوربیتوفروتال (OFC) در قسمت جلویی مغز و درست بالای چشم‌ها قرار دارد و با ارزیابی پاداش، برنامه‌ریزی، تصمیم‌گیری و یادگیری مرتبط است. هیپوکامپ دُرُزی (DH) در قسمت عقب‌تر و عمق مغز جای دارد و به ناوبری فضایی و حافظه اپیزودیک مربوط می‌شود. کایفلین می‌گوید: “به طور تاریخی، تحقیقات در مورد قشر اوربیتوفروتال و هیپوکامپ عمدتاً به صورت موازی پیش رفته‌اند، اما در نهایت این خطوط تحقیق به نتایج مشابهی برای این دو ناحیه مغز رسیده‌اند.”

او توضیح می‌دهد: “ایده این است که این دو ناحیه مغز یک نقشه شناختی از ساختار جهان را رمزگذاری می‌کنند.” او اضافه می‌کند که این نقشه لزوماً باید یک نقشه فضایی خالص نباشد. “این یک نقشه از ساختار علّی محیط است؛ شما می‌توانید از این نقشه برای شبیه‌سازی ذهنی عواقب اقدامات خود استفاده کنید و بهترین مسیر را انتخاب کنید. این نقشه شناختی دقیقاً همان چیزی است که برای درک اینکه معنی یک نشانه به زمینه بستگی دارد، نیاز دارید.” با این حال، مطالعات قبلی به طور صریح نقش این نواحی را در رفع ابهام زمینه‌ای آزمایش نکرده بودند.

برای درک اینکه چگونه این دو ناحیه به رفع ابهام زمینه‌ای کمک می‌کنند، محققان آزمایشی طراحی کردند که در آن موش‌ها در معرض محرک‌های صوتی کوتاه، که در زمینه‌های روشن یا تاریک ارائه می‌شدند، قرار گرفتند (زمینه با روشن یا خاموش کردن یک لامپ تغییر می‌یافت). این محرک‌های صوتی گاهی منجر به پاداش (مقداری آب قند) می‌شدند، اما همیشه اینطور نبود؛ در برخی موارد، همان محرک‌ها هیچ عواقبی نداشتند و به همین دلیل پیش‌بینی‌کننده‌های مبهمی از پاداش‌ها بودند.

نقش قشر اوربیتوفرونتال و هیپوکامپ در یادگیری وابسته به زمینه

در نهایت، موش‌ها یاد می‌گیرند که یک نشانه صوتی تنها در زمینه روشن پاداش می‌گیرد، اما در زمینه تاریک این‌گونه نیست. در حالی که نشانه صوتی دیگر برعکس این موضوع را نشان می‌دهد، آن‌ها متوجه می‌شوند که معنی نشانه‌ها وابسته به زمینه است. محققان متوجه شدند که موش‌ها زمانی بین دو موقعیت تمایز قائل می‌شوند که به سمت لیوان آب قند می‌روند و در انتظار پاداش آن را لیس می‌زنند یا در موقعیت دیگر این کار را نمی‌کنند.

برای تعیین اینکه قشر اوربیتوفرونتال (OFC) و هیپوکامپوس (DH) چگونه در این فرآیند تفکیک زمینه‌ای دخالت دارند، محققان از «شیمی‌ژنتیک» استفاده کردند؛ ابزاری که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به‌طور موقت یکی از این ساختارها را در حین انجام وظیفه غیرفعال کنند. آن‌ها دریافتند که غیرفعال‌سازی OFC تأثیرات عمیقی بر روی وظیفه دارد. بدون OFC عملکردی، موش‌ها دیگر نمی‌توانستند از زمینه برای پیش‌بینی و تنظیم رفتار جستجوی پاداش استفاده کنند. به‌طرز شگفت‌انگیزی، DH در این وظیفه به‌طور عمده غیرضروری بود؛ موش‌ها به‌طور کامل تحت تأثیر غیرفعال‌سازی هیپوکامپوس خود قرار نگرفتند و به انجام وظیفه با دقت بالا ادامه دادند.

آیا این به این معنی است که DH در تفکیک زمینه‌ای دخالت ندارد؟ نه، دقیقاً. یک لحظه کلیدی در آزمایشگاه آن‌ها زمانی بود که محققان متوجه شدند که دانش نه تنها برای یادآوری یادگیری‌های گذشته مهم است، بلکه برای یادگیری‌های آینده نیز ضروری می‌باشد. «اگر به یک کلاس ریاضی پیشرفته بروم، خیلی کم می‌فهمم و یاد می‌گیرم»، کیفلین گفت. «اما کسی که دانش ریاضی بیشتری دارد، می‌تواند مطالب را درک کند که این امر یادگیری را به شدت تسهیل می‌کند. در مورد وظیفه ما، ما فکر کردیم که دانش قبلی از روابط وابسته به زمینه، یادگیری روابط جدید وابسته به زمینه را تسهیل می‌کند.» او ادامه داد: «و واقعاً، این دقیقاً همان چیزی است که ما مشاهده کردیم.»

او گفت که بیش از چهار ماه آموزش طول کشید تا موش‌ها جفت‌های اولیه وابسته به زمینه را یاد بگیرند؛ اما زمانی که با یک نقشه شناختی از روابط وابسته به زمینه مجهز شدند، موش‌ها توانستند روابط جدید وابسته به زمینه را تنها در چند روز یاد بگیرند. با استفاده از همان رویکرد شیمی‌ژنتیک، محققان نقش OFC و DH را در این نوع یادگیری تسریع‌شده ناشی از دانش بررسی کردند. این بار، آن‌ها دریافتند که هم OFC و هم DH ضروری هستند. بدون این ساختارها، موش‌ها نمی‌توانستند از دانش قبلی خود برای استنتاج درباره روابط جدید وابسته به زمینه استفاده کنند.

نتیجه‌گیری این است که OFC و DH هر دو در تفکیک زمینه‌ای نقش دارند، اما به شیوه‌های متفاوت: OFC برای استفاده از دانش زمینه‌ای به منظور تنظیم رفتار ضروری است، در حالی که DH بیشتر برای استفاده از دانش زمینه‌ای به منظور تسهیل یادگیری جدید وابسته به زمینه اهمیت دارد. حقیقت این است که دانش قبلی بر یادگیری تأثیر می‌گذارد، موضوعی که در روانشناسی به‌خوبی ثابت شده و توسط معلمان شناخته شده است، اما اغلب در تحقیقات علوم اعصاب نادیده گرفته می‌شود، کیفلین اشاره کرد. «درک بهتر نوروبیولوژیکی از این یادگیری سریع و استنتاج روابط وابسته به زمینه حیاتی است، زیرا این نوع یادگیری احتمالاً نمایانگر تجربه یادگیری انسانی است.»