رؤى جديدة حول كيفية تعلم الدماغ للمعلومات الجديدة

يستخدم باحثو جامعة ولاية وين التصوير الضوئي الصوتي لمراقبة نشاط الدماغ، وفي هذه العملية، يكتشفون المزيد حول كيفية استجابته لأنواع مختلفة من التعلم والتجارب.

نشرت نتائج الفريق مؤخرًا في مجلة Photoacoustics.

انبثقت الدراسة، المعنونة "استخدام تقنية التعرف على الأنماط في التصوير الضوئي الصوتي لتحديد المجموعات العصبية في القشرة الجبهية الأمامية للفئران الخاضعة لتعلم الخوف المشروط"، من مشروعٍ قام به الدكتور جيمس ماتشينسكي، خريج كلية الطب بجامعة ولاية واين، وقاده عضوا هيئة التدريس في كلية الطب، الدكتور شين بيرين، الأستاذ المشارك في الطب النفسي وعلوم الأعصاب السلوكية، والدكتورة آلانا كونتي، أستاذة الطب النفسي وعلوم الأعصاب السلوكية ومديرة برنامج علوم الأعصاب الانتقالية.

كما تعاون الفريق مع زملاء في قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة إلينوي في شيكاغو.

تفاصيل البحث

قال بيرين: "البحث الذي نشرناه مؤخرًا كان دراسة متابعة، بدأنا باستخدام التصوير الضوئي الصوتي كطريقة تصوير عصبي لدراسة سلوك الخوف المشروط وآليات السلوكيات المكتسبة بشكل عام"

وأضافت: "استخدمت هذه الدراسة تحليل التعرف على الأنماط لاستكشاف النتائج الغامضة للدراسات السابقة بشكل أعمق".

يستخدم التصوير الضوئي الصوتي البصريات والصوتيات لتوليد إشارة في الأنسجة البيولوجية - في هذه الحالة، الدماغ - حيث توفر الإشارة بيانات هيكلية ووظيفية، وتتيح للباحثين تتبع عوامل مثل نشاط الدماغ.

يُعدّ التعرف على الأنماط والمقاييس القائمة على التشابه من مكونات الذكاء الاصطناعي، وقد استُخدمت في عدد من الأساليب الحسابية في علم الأعصاب وتصوير الدماغ.

باستخدام التصوير الضوئي الصوتي وحده، لاحظنا أنه عند وضع الحيوانات في بيئة جديدة، أضاءت قشرتها الجبهية بنفس القدر كما لو وُضعت في تجربة تعليمية مخصصة، كما قالت بيرين.

وأضافت: "عندما فحصنا النتائج باستخدام تقنية التعرف على الأنماط، وجدنا أن نمطًا مشتركًا لنشاط الدماغ داخل القشرة الجبهية ظهر فقط لدى الحيوانات في سياق التعلم، وليس لدى الحيوانات في السياق الجديد".

ومن الجدير بالذكر استخدام الذكاء الاصطناعي في تحليل البيانات.

وقالت بيرين: "قامت المنشورات السابقة بقياس نشاط الدماغ، مما قادنا إلى ملاحظة أن مهمة التعلم تنشط القشرة الجبهية بشكل متساوٍ مقارنة بالتعرض لأشياء جديدة".

وأضافت: "إن التعرف على الأنماط، وهو أحد المكونات الرئيسية لتصاميم الذكاء الاصطناعي، سمح لنا بفك تشابك نشاط الدماغ في القشرة الجبهية وإظهار أن مهمة التعلم فقط - وهي مهمة أكثر تنسيقًا - هي التي تشغل القشرة الجبهية في نمط متجانس من النشاط".