PsychologyNow Team

Ο εγκέφαλος μαθαίνει με εντελώς διαφορετικό τρόπο από ό,τι πιστεύουμε

Νέα πειραματικά ευρήματα υποστηρίζουν μια νέα επαναστατική θεωρία για τη μάθηση του εγκεφάλου που έρχεται σε αντίθεση με την κοινή υπόθεση της νευροεπιστήμης, η οποία θα αλλάξει την κατανόηση μας για τη λειτουργία του εγκεφάλου και θα ανοίξει νέους ορίζοντες για τους προηγμένους αλγορίθμους «βαθιάς» μάθησης.


Ο εγκέφαλος είναι ένα σύνθετο δίκτυο που περιέχει δισεκατομμύρια νευρώνες, όπου κάθε ένας από αυτούς τους νευρώνες επικοινωνεί ταυτόχρονα με χιλιάδες άλλους μέσω των συνάψεών τους. Ωστόσο, οι νευρώνες συγκεντρώνουν τα πολλά συναπτικά εισερχόμενα σήματά τους μέσα από αρκετά εξαιρετικά μακρά διακλαδισμένα «άκρα», που ονομάζονται δενδριτικά δέντρα.

Το πρωτοποριακό έργο του ψυχολόγου Donald Hebb το 1949 πρότεινε ότι η εκμάθηση εκτυλίσσεται στον εγκέφαλο μεταβάλλοντας τη δύναμη των συνάψεων, ενώ οι νευρώνες λειτουργούν ως υπολογιστικά μέρη στον εγκέφαλο. Αυτή η κοινή υπόθεση ισχύει μέχρι σήμερα.

Χρησιμοποιώντας νέα θεωρητικά αποτελέσματα και πειράματα σε νευρωνικές καλλιέργειες, μια ομάδα επιστημόνων, υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Ido Kanter, του Τμήματος Φυσικής και του Διεπιστημονικού Ερευνητικού Κέντρου Εγκεφάλου Gonda (Goldschmied) στο Πανεπιστήμιο Bar-Ilan, έδειξε ότι η βασική υπόθεση που ισχύει σχεδόν τα τελευταία 70 χρόνια, ότι η μάθηση συμβαίνει μόνο στις συνάψεις, είναι λανθασμένη.

Στο άρθρο που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Scientific Reports1, οι ερευνητές αντιτίθενται στη συμβατική σοφία αναδεικνύοντας ότι η μάθηση πραγματοποιείται από αρκετούς δενδρίτες, παρόμοιους με τους μηχανισμούς αργής μάθησης που αποδίδονται σήμερα στις συνάψεις.

Η πρόσφατα ανακαλυφθείσα διαδικασία εκμάθησης μέσω των δενδριτών, εκτυλίσσεται με πολύ ταχύτερο ρυθμό από ό,τι στο παλιό σενάριο που υποδηλώνει ότι η μάθηση γίνεται μόνο στις συνάψεις. Σε αυτή τη νέα διαδικασία δενδριτικής μάθησης υπάρχουν λίγες προσαρμοστικές παράμετροι ανά νευρώνα σε σύγκριση με τις χιλιάδες μικροσκοπικές και ευαίσθητες που υπάρχουν στο σενάριο της συναπτικής μάθησης, δήλωσε ο καθηγητής Kanter.

Το νέο προτεινόμενο μαθησιακό σενάριο δείχνει ότι η εκμάθηση γίνεται εντός λίγων δενδριτών που βρίσκονται πολύ πιο κοντά στον νευρώνα, σε αντίθεση με την προηγούμενη αντίληψη.

Έχει νόημα να μετράμε την ποιότητα του αέρα που αναπνέουμε, μέσω πολλών μικροσκοπικών δορυφορικών αισθητήρων που βρίσκονται στο ύψος ενός ουρανοξύστη ή χρησιμοποιώντας έναν ή περισσότερους αισθητήρες που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από τη μύτη μας; Ομοίως, πιο αποτελεσματικός για τον νευρώνα είναι ο υπολογισμός των εισερχόμενων σημάτων που βρίσκονται κοντά στην υπολογιστική του μονάδα, υποστηρίζει ο Kanter. Η θεωρία του Hebb είναι τόσο βαθιά ριζωμένη στον επιστημονικό κόσμο για 70 χρόνια που κανένας δεν πρότεινε ποτέ μια τόσο διαφορετική προσέγγιση. Επιπλέον, οι συνάψεις και οι δενδρίτες συνδέονται με τον νευρώνα με μια ακολουθία, οπότε ο εντοπισμός της ακριβής τοποθεσίας της μαθησιακής διαδικασίας φαινόταν ασυναφής.

Ένα άλλο σημαντικό εύρημα της μελέτης είναι ότι οι αδύναμες συνάψεις, που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν ασήμαντες αν και αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου μας, παίζουν σημαντικό ρόλο στη δυναμική του. Προκαλούν ταλαντώσεις των παραμέτρων μάθησης αντί να τις ωθούν σε μη ρεαλιστικά στατικά άκρα, όπως προτείνεται στο σημερινό σενάριο συναπτικής μάθησης.

Το νέο σενάριο εκμάθησης διαδραματίζεται σε διαφορετικά σημεία του εγκεφάλου και ως εκ τούτου απαιτεί επανεξέταση των τρεχουσών θεραπειών για τη διαταραγμένη λειτουργικότητα του εγκεφάλου. Ως εκ τούτου, η δημοφιλής φράση «οι νευρώνες που πυροδοτούνται μαζί συνδέονται και μαζί», συνοψίζοντας την 70ετή υπόθεση του Donald Hebb, χρειάζεται τώρα να αναδιατυπωθεί.

Επιπλέον, ο μηχανισμός μάθησης βασίζεται στους πρόσφατους προηγμένους μηχανισμούς εκμάθησης και επιτευγμάτων «βαθιάς» μάθησης. Η αλλαγή στην ιδεολογική δομή της μάθησης ανοίγει νέους ορίζοντες για διαφορετικούς τύπους αλγορίθμων «βαθιάς» μάθησης και εφαρμογών που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη που μιμούνται τις λειτουργίες του εγκεφάλου μας, αλλά με προηγμένα χαρακτηριστικά και με πολύ ταχύτερη ταχύτητα.


Πηγή: sciencedaily.com
Έρευνα: 1. Adaptive nodes enrich nonlinear cooperative learning beyond traditional adaptation by links.
Απόδοση-Επιμέλεια:PsychologyNow.gr

Σχετικά Άρθρα

Kάθε άνθρωπος έχει έναν «μοναδικό» εγκέφαλο

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι, όπως ακριβώς και με τα δακτυλικά αποτυπώματα, κάθε άνθρωπος έχει έναν «

Νεαρός Έλληνας ερευνητής ρίχνει φως στους νευρώνες επιθετικότητας του εγκεφάλου

Τους εγκεφαλικούς βιολογικούς μηχανισμούς πίσω από την επιθετική συμπεριφορά φωτίζει μια νέα επιστημ

Γιατί ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι τόσο επιρρεπής σε ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία;

Η εξασθένιση της παραγωγής ενέργειας σε παλαιότερους νευρώνες μπορεί να βοηθήσει να εξηγήσουμε γιατί

Σε ποια περιοχή ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τις πνευματικές εμπειρίες

Οι πνευματικές εμπειρίες είναι έντονα βιώματα που μπορεί να έχουν βαθιά επιρροή στη ζωή μας και μας

Πώς μπορεί η σωστή διατροφή να αποτρέψει τη συρρίκνωση του εγκεφάλου;

Oι άνθρωποι που έχουν υιοθετήσει μία διατροφή πλούσια σε λαχανικά, φρούτα, ξηρούς καρπούς και ψάρι,

Έλληνας επιστήμονας αποκωδικοποίησε τα νευρικά σήματα του ανοσοποιητικού συστήματος προς τον εγκέφαλο

Ένας Έλληνας ερευνητής και η ομάδα του στις ΗΠΑ είναι οι πρώτοι στον κόσμο που αποκωδικοποίησαν τα ε

Η χοληστερίνη του εγκεφάλου μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο εμφάνισης της νόσου Αλτσχάιμερ

Για πρώτη φορά οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η χοληστερίνη, που συνήθως συνδέεται με τ

H σχιζοφρένεια δεν αλλοιώνει μόνο τον εγκέφαλο αλλά και το σώμα

Η σχιζοφρένεια θεωρείται μία διαταραχή του εγκεφάλου, επηρεάζοντας τον τρόπο που ένας άνθρωπος σκέφτ

Νους και εγκέφαλος: Προσεγγίζοντας τη λειτουργία της συνείδησης

Κατά την τελευταία δεκαετία, ένας μεγάλος αριθμός παρατηρήσεων και πειραμάτων έχουν συμβάλει στην κα

Εγγραφείτε για να λαμβάνετε το newsletter μας!

Βρείτε μας στα...