مغز چگونه برای یادگیری از بین موضوعات مختلف تصمیم می‌گیرد

تلاش یک حیوان برای شناختن جهان، تنها به توجه به محیط اطرافش خلاصه نمی‌شود. حیوان باید همچنین یاد بگیرد که کدام مناظر، صدا و احساسات در محیطش، مهم‌تر از سایر هستند و بر چگونگی تغییر یافتن اهمیت این جزئیات در طول زمان آگاه باشد. بااین‌حال، نحوه‌ی پیگیری روند این جزئیات برای انسان و سایر حیوانات، هنوز در هاله‌ای از ابهام است.

حال، زیست‌شناسان دانشگاه استنفورد گزارش کرده‌اند که نحوه‌ی اهمیت‌دهی حیوانات به جزئیات را دریافته‌اند. بخشی از مغز به نام تالاموس اطراف‌بطنی (پاراونتریکولار) یا PVT، به‌مانند نوعی دروازه‌بان عمل کرده و اطمینان حاصل می‌کند که مغز، بیشترین جزئیات ممکن در یک موقعیت را شناسایی و دنبال کند. تأمین مالی بخشی از این پژوهش، برعهده‌ی بخش انتخاب عصبی ابتکاری در مؤسسه‌ی عصب‌شناسی Wu Tsai بود. در حال حاضر، بررسی‌های این پژوهش تنها روی موش‌ها انجام شده است؛ بااین‌حال، به‌گفته‌ی ژیاوکه چن، نویسنده‌ی ارشد مقاله و استادیار زیست‌شناسی، نتایج آن در آینده در درک نحوه‌ی یادگیری یا حتی کمک به درمان اعتیاد به مواد مخدر در انسان به کمک دانشمندان خواهد آمد.

دکتر چن از دانشگاه استنفورد

به‌گفته‌ی چن، نتایج شگفت‌انگیز بوده‌اند؛ بخشی از این تعجب، به این دلیل بود که تنها عده‌ی کمی انتظار عملکرد پیچیده‌ای را از تالاموس داشتند. چن، یکی از اعضای مؤسسه‌ی علوم زیست‌شناسی بین‌رشته‌ای در دانشگاه استنفورد و وو تسای است. او می‌گوید:

ما مشاهده کردیم که سلول‌های تالاموس، نقش مهمی در حفظ پی‌گیری اهمیت رفتاری محرک دارند؛ تا پیش از این، کسی به این موضوع پی نبرده بود.

یادگیری، در ابتدایی‌ترین شکل خود، از دریافت بازخورد کلید می‌خورد؛ برای مثال، اگر سردرد داشته باشید و دارویی بخورید، انتظار دارید که دارو باعث رفع سردردتان شود. اگر همین‌گونه پیش برود، در تجربه‌های سردرد بعدی هم از همان دارو استفاده خواهید کرد. اما اگر اوضاع این‌طور پیش نرفت، درمان دیگری را امتحان خواهید کرد. روانشناسان و عصب‌شناسان به بررسی موشکافانه‌ی این جنبه از یادگیری پرداخته‌اند و حتی بخش‌های خاصی از مغز را که مسئول پردازش بازخورد و حصول یادگیری می‌شوند، زیر نظر گرفته‌اند.

بااین‌حال، به‌گفته‌ی چن، این تصور از یادگیری دارای نواقصی است. انسان و سایر حیوانات، حتی در آزمایش‌های آزمایشگاهی غیرپیچیده، به حدس زدن در رابطه با انتخاب نوع موضوع مورد یادگیری خود و به‌خصوص در انتخاب بین بازخورد و موارد غیرمهم نیاز دارند؛ این انتخاب در زندگی واقعی آن‌ها، ارزش بیشتری هم پیدا می‌کند. علاوه‌بر این احساس نیاز، این موردی است که روانشناسان و عصب‌شناسان توجه زیادی را به آن معطوف نمی‌کنند.

سپس پژوهشگران، وزش فوت را با شوک الکتریکی خفیف جایگزین کردند؛ یعنی موردی که احتمالا از توجه بیشتری حکایت کند. تیم پژوهشی دریافتند که عصب‌ها در تالاموس اطراف‌بطنی، این تغییر را پی‌گیری کردند. دو سوم از عصب‌های تالاموس اطراف‌بطنی طی مرحله‌ی وزش فوت به هر دو رایحه پاسخ دادند؛ درحالی‌که با رایحه‌ی نزدیک شدن آب، عصب‌های تالاموس اطراف‌بطنی تنها ۳۰ درصد بیشتر فعال شدند. به بیان دیگر، تالاموس اطراف‌بطنی طی این مرحله، به هر دو نتیجه‌ی خوب و بد پاسخ داد؛ اما به مورد خوب، پاسخ بیشتری نشان داد.

بااین‌حال، طی مرحله‌ی شوک الکتریکی، تعادل مورد اشاره انتقال پیدا کرد. تقریبا تمام عصب‌های تالاموس اطراف‌بطنی به این شوک، پاسخ دادند اما حدود سه چهارم از آن‌ها، به هر دو نتیجه‌ی خوب و بد پاسخ دادند.

زمانی‌که موش‌ها از آب پر شده بودند هم، انتقال مشابهی رخ داد. هنگامی که آب دیگر اهمیت خود را برای موش‌ها از دست داده بود، تالاموس اطراف‌بطنی نیز نسبت به آب واکنش‌دهی کمتر و نسبت به وزش فوت، واکنش بیشتری را نشان داد؛ این بدان معنا است که نتایج بد، واکنش‌دهی بیشتر و نتایج خوب، واکنش‌دهی کمتری دریافت کردند. نتایج درکنار هم، نشان دادند که تالاموس اطراف‌بطنی، آنچه را که در لحظه دارای اهمیت بود، پی‌گیری می‌کرد؛ یعنی نتیجه‌ی خوب را در زمانی‌که از نتیجه‌ی بد مهم‌تر بود و برعکس.

به‌گفته‌ی چن، یافته‌های این پژوهش به چند نتیجه‌گیری گسترده‌تر منتهی می‌شوند. شاید مهم‌ترین نتیجه‌گیری این باشد که اکنون پژوهشگران برای بررسی نحوه‌ی تاثیرگذاری جزئیات مختلف بر شیوه و نوع موضوعات مورد یادگیری در حیوانات، ناحیه‌ی جدیدی را یافته‌اند؛ یعنی تالاموس اطراف‌بطنی.

چن می‌گوید اکنون عصب‌شناسان نیز شیوه‌ای جدید برای جهت‌دهی یادگیری یافته‌اند. پژوهشگران در آزمایش‌های دیگری روی موش‌های اصلاح‌ژنتیکی‌شده (به‌منظور کنترل فعالیت PVT با نور توسط تیم پژوهشی) دریافتند که می‌توانند یادگیری را در موش‌ها، مهار یا بهبود بخشند؛ برای مثال، می‌توانند به موش‌ها سریع‌تر بیاموزند که یک رایحه، به‌طور قطع نشان‌دهنده‌ی نزدیک شدن قطره‌ی آب نیست یا یک رایحه‌ی دیگر، ممکن است دیگر به نزدیک شدن آب اشاره نکند و نشان‌دهنده‌ی شوک الکتریکی باشد.

چنین نتایجی به شیوه‌های جدید برای کنترل یادگیری (در حال حاضر در موش‌ها) اشاره دارند؛ این کار به‌وسیله‌ی تحریک یا سرکوب فعالیت PVT به شیوه‌ی مناسب انجام می‌گیرد. پژوهشگران همچنین به روش‌هایی در طولانی‌مدت، برای کمک به درمان اعتیاد به مواد مخدر اشاره می‌کنند. به‌گفته‌ی چن، این امر با کمک به معتادان برای معکوس‌سازی یادگیری ارتباط بین مصرف مواد و نشئگی پس از آن انجام می‌شود.