ذهنم کجاست؟مطالعات جدید به دنبال شبکه خودآگاهی قشر مغز

بیگ بنگ: مغز ما شبکه ای بسیار پیچیده با صد میلیارد نورون و صد تریلیون سیناپس بین نورون هاست. به منظور فائق آمدن بر چنین پیچیدگی وسیعی، درک نحوه عملکرد مغز و ایجاد ذهن خودآگاه ما، علم از ابزارهای ریاضی پیشرفته ای استفاده می کند. دانشمندان درصدد درک این مسئله هستند که یک پدیده کلی نظیر خودآگاهی چگونه می تواند از شبکه نورونی ما حاصل آید.

تحقیقات جدید منتشر شده در مجله فیزیک بر آن است تا لایه های ساختاری قشر مغز را به شاخه های مختلف تجزیه نماید و شناسایی هسته ی شبکه را مقدور سازد. احتمال می رود خودآگاهی ما از این شبکه نشأت گرفته باشد.

تحقیقات جدید منتشر شده در مجله فیزیک بر آن است تا لایه های ساختاری قشر مغز را به شاخه های مختلف تجزیه نماید و شناسایی هسته ی شبکه را مقدور سازد. احتمال می رود خودآگاهی ما از این شبکه نشأت گرفته باشد.

به گزارش بیگ بنگ، یک تیم مجرب از فیزیکدانان دانشگاه بار-ایلان تحت رهبری پروفسور شلومو هاولین و پروفسور روون کوهن از نظریه شبکه بهره جستند تا به بررسی این پیچیدگی پرداخته و مشخص نمایند چگونه ساختار شبکه قشر مغز انسان می تواند از فعالیت خودآگاه و یکپارچگی داده های پیچیده پشتیبانی کند. بخش خاکستری مغز انسان با تصویربرداری MRI اسکن شده و برای ایجاد هزار گره در قشر مغز مورد استفاده قرار گرفت. ماده سفید مغز نیز با تصویر برداری DTI اسکن شده و ۱۵۰۰۰ پیوند ایجاد کرد که باعث وصل شدن گره های شبکه به یکدیگر گردید. در پایان این فرآیند، شبکه ی آنها مشابه ساختار قشر مغز بود.

مطالعات قبلی نشان دادند که قشر مغز شبکه ای، ویژگی های یک دنیای کوچک را داراست، بدان معنا که دارای ساختارهای محلی بسیار و چند میانبر از ساختارهای کلی میباشد که نواحی دور را به یکدیگر وصل می کند (مانند تفاوت میان اتوبوس های محلی و قطار های خارج از جاده ای). علاوه بر این، قشر مغز حاوی مراکز فعالیت متعددی است، این مراکز در واقع گره هایی هستند که تعداد زیادی رشته دارند و پیوند محکمی نیز میان یکدیگر برقرار کرده‌اند. در چنین شرایطی، حرکت میان مسیرهای اطلاعات مغزی به امری سهل تبدیل می گردد.

تحقیقات جدید درصدد تجزیه لایه‌های ساختاری قشر مغز به قسمت های مختلف است تا شناسایی هسته شبکه را مقدور سازد.

تحقیقات جدید درصدد تجزیه لایه‌های ساختاری قشر مغز به قسمت های مختلف است تا شناسایی هسته شبکه را مقدور سازد.

بر طبق گفته ی “نیر لاهو” یکی از محققان این مطالعه، از یک تحلیل شبکه به نام تجزیه K-shell برای بررسی چگونگی حمایت ساختار شبکه از پدیده های نوظهوری مانند خودآگاهی استفاده شده است. در این تحلیل، پروفایل پیوستگی هر گره با این هدف به بررسی می رسد که شناسایی بخش های مختلف پیوستگی در قشر مغز به آسانی صورت پذیرد. پُر پیوندترین بخش در شبکه مغزی که از بیشترین میزان ارتباط برخوردار است، هسته شبکه نامگذاری شده است. لاهو طی توضیحاتی گفت: « ما در این پروسه با هدف رسیدن به پر ارتباط ترین ناحیه شبکه، به بررسی پوسته های مختلفی در شبکه پرداختیم. تا به امروز دانشمندان فقط نسبت به هسته ی شبکه اظهار علاقه می کردند، ولی ما دریافتیم که این پوسته های مختلف میتوانند اطلاعات ارزشمندی را در خصوص یکپارچه سازی اطلاعات در اختیارمان بگدازند. ما برای نخستین بار می توانیم مدل مکان شناسی جامعی از قشر مغزی مان تهیه کنیم.»

مدل مکان شناسی گویای آن است که هسته ی شبکه ی مغزی شامل ۲۰ درصد از تمامی گره هاست و ۸۰ درصد باقیمانده پیوند محکمی در سرتاسر پوسته های مختلف با یکدیگر دارند. نکته جالب توجه اینجاست که وقتی ما این مدل را با سایر شبکه هایی نظیر اینترنت مقایسه می کنیم، شاهد چندین تفاوت قابل توجه میباشیم. برای مثال، تقریبا ۲۵ درصد از گره ها در شبکه اینترنت بصورت مجزا هستند، بدین معنا که آنها به جز هسته با هیچ قشر دیگری ارتباط ندارند. در شبکه قشری، به ندرت گره مجزا یافت می شود. اینطور جلوه می کند قشر مغزی در مقایسه با اینترنت پیوند بیشتری داشته و از بازده بالایی هم برخوردار است.

محققان با بررسی تمامی قشرهای این شبکه موفق به ارائه ی تعریفی برای ساختار سلسله مراتبی شبکه و نحوۀ جریان یافتن اطلاعات در این شبکه شدند. در اثر بررسی ساختار مشخص شد که چگونه قشرهایی با پیوند کمتر به عنوان گره هایی تلقی می شوند که در فعالیت هایی نظیر تشخیص چهره ایفای نقش می کنند. داده ها از آن قسمت به قشرهایی با درجه پیوند زیاد فرستاده می شوند، این قشرها در انسجام بیشتر داده های مغزی نقش دارند. بدین ترتیب، امکان مشاهده نواحی شبکه اجرایی و حافظه ی در حال فعالیت برای ما بدست می آید؛ در نتیجه می توانیم با بهره‌گیری از این نواحی به بررسی مؤلفه ی انجام کار بپردازیم.

2-whereismymindسپس اطلاعات یکپارچه به آن ناحیه از گره ها انتقال داده می شود که بیشترین میزان پیوند را به خود اختصاص داده است. لاهو بیان کرد: « این شبکه یک بخش تجمعی به هم پیوسته است که پیوند بسیار شدیدی با خودش داشته و می تواند به دلیل میزان بسیار ساختارهای کلی که دارد، کارها و فعالیت های همه جانبه ای انجام دهد. برای اطلاعات بیشتر به شکل بالا نگاه کنید.

هسته مغزی چه فعالیت های جامع و فراگیری انجام می دهد؟

بر طبق پیشنهاد محققان، پاسخ چیزی به غیر از خودآگاهی نیست. لاهو افزود: « پیوند میان فعالیت مغز و خودآگاهی هنوز به عنوان راز نهفته ی بزرگی باقی مانده است.» فرضیه ای که امروزه به کرات مطرح می شود این است که مغز باید برای ایجاد فعالیت خودآگاهی به یکپارچه سازی اطلاعات مرتبط از نواحی مختلف شبکه بپردازد. بر اساس این نظریه تحت رهبری پروفسور گیولیو از دانشگاه ویسکانسین، اگر میزان این اطلاعات از حد مشخص گذر کند، حالت جدیدی به نام خود آگاهی حاصل می شود. این مدل نشان می دهد که خودآگاهی به یکپارچه سازی اطلاعات و تفکیک اطلاعات بستگی دارد. خودآگاهی توسط یک ساختار شبکه ی مرکزی با ظرفیت بالایی جهت یکپارچه سازی اطلاعات ایجاد می گردد. در این بین، یک سری شبکه های فرعی نیز که حاوی اطلاعات مجزایی هستند بدون اینکه بخشی از ساختار مرکزی باشند، نقش مثبتی ایفا می کنند.

به عبارت دیگر، بخش های مشخصی از مغز نقش بیشتری در بروز خودآگاهی نسبت سایر بخش ها دارند، اما نقش سایر بخش ها نیز غیر قابل کتمان است. محققان نحوه ی برطرف کردن مسائل پیچیده پیرامون نظریات خودآگاهی را توسط هسته و قشرهای مختلف توضیح می دهند. قشرهای مختلف به انجام محاسبات پرداخته و بدون اینکه بخشی از مجموعه خودآگاهی به حساب آیند، به یکپارچه سازی داده ها کمک می کنند. اما هسته اطلاعات مربوطه را از سایر بخش ها دریافت نموده و آنها را توسط ساختار فراگیر به هم پیوسته ای گردهم می آورد. هسته از این مجموعه خودآگاهی استفاده کرده و به عنوان پلاتفرمی برای خودآگاهی ناشی از فعالیت شبکه عمل می کند.

mindزمانی که محققان نواحی مختلفی را که هسته را تشکیل می‌دهد، مورد بررسی قرار دادند دریافتند که این نواحی قبلا با فعالیت های خودآگاهی در ارتباط بوده‌اند. برای مثال، ساختارهای درون خط میانی مغز که قسمت اعظمی از هستۀ شبکه مغز را شامل می‌شود، با جریان خودآگاهی ارتباط دارند و برخی از پژوهشگران نظیر پروفسور گئورگ نورتهوف از دانشگاه اوتاوا اظهار داشته اند که این نواحی در ایجاد حس نسبت به خودمان دخیل هستند. لاهو می گوید: « ما اکنون به کاربرد این تحلیل در کل مغز نیاز داریم نه فقط در قشر مغزی. زیرا ما درصدد رسیدن به مدل دقیق تری از سلسله مراتب مغز هستیم. این مسئله باید شفاف سازی گردد که دینامیک نورونی چگونه منجر به چنین انسجام فراگیر و در نهایت، خودآگاهی می شود.»

وی در ادامه توضیحاتش افزود: پرسش های عمیق به پاسخ های عمیق نیاز دارند که فقط در فیزیک می توان به آنها دست یافت. فیزیک بر آن است که با ساختن معادلات ریاضی از قوانین پایه طبیعت رونمایی کند. با این معادلات می توان پدیده های طبیعی بی شماری را توصیف کرد. اگر ما حقیقتاً خواهان درک خودآگاهی و نحوه ی عملکرد مغز هستیم، باید معادلات ریاضی مغز و ذهن خودآگاه مان را طراحی کنیم. این امکان هنوز برایمان محقق نشده است. در واقع، ما هنوز فاصله ی بسیار زیادی با این هدف داریم اما پروسه تحقق بخشیدن به آن را کلید زده ایم. جزئیات بیشتر این پژوهش در New Journal of Physics منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

image_pdfimage_print
(9 نفر , میانگین : 4٫78 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=58723
منصور نقی لو

منصور نقی لو

کارشناسی مترجمی زبان انگلیسی. علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فرگشت، اکتساب زبان اول، یادگیری زبان دوم و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۴ پاسخ‌ها

  1. بهنام طیبی گفت:

    تحقیق بسیار جالب و جذابی بود.

  2. black hole گفت:

    تشکر از آقای نقی لو بابت ترجمه خوبشان و سایت علمی بیگ بنگ بخاطر مطالب وزین علمی که مطالب را عمدتا به همراه لینک اسناد آن ارائه میکند که خود باعث اطمینان مخاطب نسبت به علمی بودن مطالب میشود.
    در صورت امکان در مورد شبه علم! ریشه ها و علل شکل گیری آن و دلیل مقبول افتادن آن و همچنین مخاطرات آن برای علم و اینکه چگونه شبه علم را بشناسیم تا در دام مغالطات بی پایه آن نیفتیم مطلب بگذارید.

  3. mhd گفت:

    با تشکر از مترجم بابت این ترجمه البته این درست است که برای ایجاد فرایند خودآگاهی نیاز به ارتباط منسجم نورونی است تا اطلاعات به صورت همبسته ای بین نورون های مغز رد و بدل شوند اما این به این معنا نیست که اگر ما سیستمی ایجاد کنیم که اطلاعات بین اجزای آن با همین درجه از همبستگی یا حتی بالاتر تبادل شود حتما آن سیستم خودآگاه خواهد شد مثال آن ساختار یک ماده با اتمهای آن است که اطلاعات بین اتمها و قرار گیری الکترونها در حالتهای مجاز کوانتومی نوعی تبادل منسجم اطلاعات محسوب میشود ولی ظاهرا پدید آورنده سیستم خودآگاهی نیست و شاید هم باشد معلوم نیست و درست است که خودآگاهی یک خاصیت است اما بدان مفهوم نیست که صرف ارتباط منسجم نورونی بدون هیچ عامل دیگری آن پدید می آید. آنچه که آنرا اطلاعات مینامیم در بنیادی ترین حالت خود حالتهای کوانتومی ذرات زیر اتمی است، چگونه تبادل اطلاعات یا در بنیادی ترین حالت آن توزیع حالات کوانتومی در یک سیستم از ذرات پدید آورنده مفاهیم ذهنی چون صدا و موسیقی رنگها و احساسات فیزیکی نظیر سردی و گرمی درد و فشار و نرمی و همچنین مفاهیم انتزاعی تری نظیر ریاضیات و ادبیات و فلسفه و الاهیات و حتی مدلهایی که در علم فیزیک اند نظیر نسبیت خاص و عام و مکانیک کوانتوم و … میباشد بعضی از حالات ذهنی واقعا در ماهیت قابل تجمیع با یکدیگر نیستند مثلا کسانی که از کودکی کور بوده اند نمیتوانند مفاهیم بصری را از طریق صوت و شنیدن درک نمایند و افراد کر هم با دیدن نمیتوانند مفاهیم اصوات و موسیقی را درک کنند. چگونه توزیع صرف حالتهای کوانتومی در ساختار ماده میتواند چنین مفاهیم در ماهیت کاملا جدا از هم را به وجود آورد و هچنین مفهوم اطلاعات مفهوم ذهنی است و واقعیت خارجی ندارد آنچه که ما آنرا اطلاعات مینامیم صرفا برداشت ذهنی است از آنچه که گمان میکنیم درست میبینیم و فقط ذهن انسان است که میتواند با دیدن و شنیدن مفهوم ابداع نماید و الا یک میمون هم مغز دارد ولی هرگز این مفاهیم برای او قابل دریافت نیست و معنی ندارد پس ما برای درک آگاهی مجبوریم که از سنگ بناهایی که آگاهی برای ما تولید کرده استفاده کنیم و نباید مفاهیم ذهنی خود را معادل حقیقت موجود قلمداد کنیم.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *