رمزگشایی از کدگذاری اطلاعات در مغز

شبکه‌های کامپیوتری امروزی برای پردازش اطلاعات به یک پردازنده مرکزی و حافظه جانبی برای ذخیره اطلاعات اولیه و نتایج حاصل از پردازش نیاز دارند. کاری که به نظر می‌رسد در مغز اساسا توسط شبکه‌های کوچک و محلی مشتمل بر نورون‌ها صورت می‌گیرد که وظایف قطعات گوناگون کامپیوتر را همزمان انجام می‌دهند.دانشمندان اما برای بررسی اسرار مغز و رمزگشایی روش‌های مختلف کدگذاری و انتقال داده‌ها در سلول‌های عصبی، دست به ابتکار عمل جالبی زده‌اند. آنها نوع جدیدی از تراشه‌های الکترونیکی بسیار کوچکی را طراحی کرده‌اند تا شاید دانشمندان عصب‌شناس به کمک آن بتوانند راز شگرف مغز یعنی نحوه همکاری و تعامل شبکه‌های عصبی را برملا سازند.

دانشمندان با کمک گرفتن از ریاضیات پیشرفته و جدیدترین تکنیک‌های مهندسی، نورون‌ها را با میکرو ابزار‌های الکترونیکی دست ساخته خود پیوند زدند تا به کمک این جاسوس کوچک بتوانند چگونگی تبادل اطلاعات بین نورون‌ها که پایه و اساس مغز را تشکیل می‌دهند، تشخیص دهند. علاوه بر امیدواری زیادی که با ساخت این میکرو ابزار الکترونیکی برای مطالعه مغز ایجاد شده است، دانشمندان همچنین معتقدند که این وسیله جدید مهندسی می‌تواند به یاری داروسازان آینده شتافته و چگونگی یا میزان تاثیر داروهای جدید را بر بیماران مشخص کند. آنها همچنین امیدوارند که این تکنولوژی نوین بتواند در توسعه هوش مصنوعی به محققان کمک بسیاری کرده و حتی تصور بر این است که داده‌های استخراج شده از این ابزار، روش‌های برنامه نویسی هوش مصنوعی را کاملا دگرگون خواهد کرد. همچنین می‌توان امیدوار بود که صنعت ساخت اندام‌های مصنوعی نیز با بهره‌گیری از خروجی‌های این تحقیق بتوانند بازنگری کلی در ساخت اندام مصنوعی هوشمند داشته باشند. امروزه شناخت عملکرد عصبی مغز در برابر عوامل محیطی که برای مثال توسط چشم و گوش حس و اندازه‌گیری می‌شوند کار ساده‌ای است، اما موضوع اصلی که ذهن محققان را به خود مشغول کرده، دانستن فرآیند ژرف ذهنی است که به هنگام فکر کردن ایجاد می‌شود. دانشمندان امیدوارند که بتوانند با مطالعه سیگنال‌های عصبی هنگام تفکر، پرده از راز پردازش اطلاعات توسط مغز انسان بردارند.

آنها با تمرکز روی بخشی از شبکه عصبی که وظیفه نقل و انتقال و پردازش اطلاعات رسیده از چشم و گوش را به عهده دارند، توانستند الگوی اولیه خیلی خوبی برای فرآیند فکر کردن انسان به دست آورند. برای مثال آنها با تاباندن نور چراغ روشن روی چشم داوطلبان و بررسی پاسخ سلول‌های عصبی چشم در مقابل این محرک، ایده‌های جدیدی از نحوه انتقال اطلاعات در مغز و تجزیه و تحلیل آن به دست آوردند. اما محققان برای پی‌بردن به فرآیند پیچیده‌ای همچون فکر کردن، با پردازش حجم وسیعی از اطلاعات مختلف که از اندام حسی گوناگون به مغز رسیده است، روبه‌رو می‌شوند. همچنین ترشح هورمون‌ها و آنزیم‌های مختلف نیز بر عملکرد این بخش اثر می‌گذارد و تفکر را به پیچیده‌ترین مکانیزم شناخته‌شده بشری تبدیل می‌کند. مطالعه چنین ساختار پیچیده‌ای مثل نگاه کردن به درون یک جعبه تاریک برای یافتن وسیله‌ای سیاهرنگ است.

مغز از مدار‌های بسیار زیادی تشکیل شده که هر یک از این مدار‌ها با تعداد بی‌شماری از مدار‌های دیگر ارتباط تنگاتنگ دارند، بنابراین پی‌بردن به عملکرد آن تقریبا غیر ممکن است. بررسی فعالیت نورون‌ها به تنهایی برای پی‌بردن به نحوه فعالیت یک شبکه کافی نیست. هم‌اکنون محققان با استفاده از سیستم‌ها و ابزارهای نانوتکنولوژی جدید خود توانسته‌اند به الگوی فعالیت اجتماعی از نورون‌ها دست یابند و نحوه همکاری و تعامل گروه‌های زیادی از آنها را در برخورد با یک مشکل و تلاششان برای حل آن بررسی کنند.

محققان با الگوبرداری از تکنیک‌های مهندسی شبکه، شبکه‌های کوچک و بزرگی از نورون‌ها و سلول‌های عصبی ساختند. سپس آنها به بررسی رفتار این شبکه‌های دست ساخته پرداختند و رفتار‌هایی شگفت‌آور و باورنکردنی که نظیر آن را هیچ‌گاه در بررسی تک نورون‌ها ندیده بودند، مشاهده کردند. آنها الگوهای جدیدی از فعالیت‌های عصبی را مشاهده کردند که قبل از آن ناشناخته بود. پژوهشگران که مشغول مطالعه شبکه‌های ساخته دست خود بودند، مشاهده کردند که در گره‌های عصبی یعنی جایی که تعدادی از اعصاب به صورت یک شبکه در آمده‌اند، تبادل اطلاعات و انتخاب مسیر اطلاعاتی از سلسله مراتب خاصی پیروی می‌کند. مدار‌های مغز مانند شبکه‌ای متشکل از کد‌های مختلف کار می‌کنند و می‌توانند تصویر ساده‌ای را از آنچه در مغز ذخیره شده است، مشاهده کنند. درست مثل این‌که شما به یک فیلم نگاتیو کوچک که حاوی تصویر صحنه بزرگی است، نگاهی بیندازید. شبکه‌های عصبی کوچک در برگیرنده اطلاعات کل مغز هستند، ولی با توجه به ظرفیت هرشبکه، اطلاعات با وضوح و جزئیات کمتری در آنها نگهداری می‌شود.

این اطلاعات به شکل تصاویر هولوگرام در این شبکه‌های کوچک ذخیره می‌شوند و در مواقع لازم با بر‌هم‌افزایی اطلاعات به دست آمده از هزاران شبکه کوچک یک خاطره یا بخشی از حافظه برای مغز بازیابی می‌شود تا در فرآیند تفکر و استنتاج به یاری پردازنده اصلی مغز بشتابند. حالا دانشمندان می‌توانند با اطمینان اعلام کنند که شبکه کوچکی شامل تنها 40 نورون قادر است به حد کافی لیاقت و توانایی داشته باشد تا به عنوان یک شبکه کوچک قابل اعتماد برای به‌خاطر سپاری مورداستفاده قرار گیرد، اما این‌که چنین شبکه نورونی کوچکی می‌تواند با سایر شبکه‌های کوچک و بزرگ مغز نیز ارتباط برقرار کند یا نه، پرسشی است که برای دستیابی به پاسخ آن باید صبر پیشه کنیم.

بهروز یزدان‌پناه / جام‌جم