مکانیزم یادگیری مغز فاش شد نورونها از قوانین متعددی برای ثبت خاطره استفاده میکنند, نورولوژیستهای دانشگاه کالیفرنیا سندیهگو با بهرهگیری از تکنیکهای پیشرفته تصویربرداری، راز اصلی نحوه یادگیری مغز را آشکار کردهاند. این کشف پیشگامانه که در مجله معتبر ساینس منتشر شده، نشان میدهد فرآیند تقویت و تضعیف سیناپسها بسیار پیچیدهتر از تصورات قبلی است.

پلاستیسیته سیناپسی کلید ذخیرهسازی اطلاعات وقتی ما مهارتی نوین مانند رانندگی، حفظ مسار به خانه دوستان یا یادگیری آواز تازه را فرا میگیریم، مغز ما دچار تحولهای ساختاری میشود. این تغییرات در سطح تریلیونها سیناپس -نقاط اتصال بین نورونها- روی میدهد. تا پیش از این پژوهش، دانشمندان معتقد بودند این فرآیند با قوانین یکنواختی در کل مغز کنترل میشود اما واقعیت غیر از این است.

کشف شگفتانگیز قانونهای متعدد در یک نورون با استفاده از روش تصویربرداری دو-فوتونی، محققان موفق شدند فعالیت سیناپسهای منفرد را در مغز موشها در حین یادگیری رصد کنند. نتایج نشان داد هر نورون میتواند به طور همزمان از چندین قانون متفاوت برای تغییر سیناپسهای خود پیروی کند.

جیک رایت، نویسنده اول مطالعه توضیح میدهد معمولاً پلاستیسیته سیناپسی را یک فرآیند یکنواخت در سراسر مغز تصور میکنند، اما ما اثبات کردیم که این به شدت موضعدار و پیچیده است. حل معما تخصیص اعتبار در شبکههای عصبی این کشف پاسخ مهمی به چالش قدیمی قضیه تخصیص اعتبار میدهد.

نورونها تنها به اطلاعات محلی خود دسترسی دارند، اما با همزمانی اجرای قوانین مختلف در نواحی زیرسلولی، مغز میتواند به طور کارآمد تصمیم بگیرد کدام اتصالها باید تقویت یا تضعیف شوند. این مکانیزم شبیه به کلونی مورچههاست که هر کدام ماموریت خاصی دارند بدون دانستن هدف کلان، اما نتیجه رفتار هوشمندانه کل را رقم میزنند.

کاربردها در هوش مصنوعی و درمان بیماریهای عصبی یافتههای این تحقیق ینههای تازهای برای توسعه شبکههای عصبی مصنوعی پیشرفته فراهم میکند که قادرند از قوانین یادگیری متنوع در واحدهای پردازش مجزا بهرهمند شوند.

تاکاکی کومییاما، نویسنده ارشد مطالعہ بیان میکند این کشف پایههای درک ما از نحوه حل مسأله تخصیص اعتبار توسط مغز را متحول میسازد. پژوهشگران اکنون درصددند تا مکانیزمهایی را کاوش کنند که نورونها را قادر میسازد تا از چندین قانون پلاستیسیته به طور همزمان بهره ببرند و مزایای محاسباتی این ویژگی را تعیین کنند. این پروژه چندساله با حمایت مالی مؤسسه ملی سلامت آمریکا (NIH) انجام شده است.