ملخص: يتم تنشيط الخرائط الذهنية في الدماغ عند التفكير في تسلسل التجارب، حتى بدون الحركة الجسدية. وفي دراسة أجريت على الحيوانات، وجدوا أن القشرة الشمية الداخلية تحتوي على خريطة معرفية للتجارب، والتي يتم تنشيطها أثناء المحاكاة العقلية.
هذه هي الدراسة الأولى التي تُظهر الأساس الخلوي للمحاكاة العقلية في المجال غير المكاني. يمكن أن تعزز النتائج فهمنا لوظيفة الدماغ وتكوين الذاكرة.
مفتاح الحقائق:
- يتم إنشاء الخرائط الذهنية وتفعيلها دون الحاجة إلى حركة جسدية.
- تحتوي القشرة المخية الأنفية الداخلية على خرائط معرفية للتجارب.
- توفر هذه الدراسة نظرة ثاقبة على الأساس الخلوي للمحاكاة العقلية.
مصدر: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
أثناء سفرك في طريقك المعتاد إلى العمل أو متجر البقالة، يتفاعل دماغك مع الخرائط المعرفية المخزنة في الحصين والقشرة المخية الأنفية الداخلية. تقوم هذه الخرائط بتخزين معلومات حول المسارات التي سلكتها والمواقع التي زرتها من قبل، حتى تتمكن من التنقل عندما تذهب إلى هناك.
وقد وجد بحث جديد من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن مثل هذه الخرائط الذهنية يتم إنشاؤها وتنشيطها أيضًا عندما تفكر فقط في تسلسل التجارب، في غياب أي حركة جسدية أو مدخلات حسية.
وفي دراسة أجريت على الحيوانات، وجد الباحثون أن القشرة الشمية الداخلية تحتوي على خريطة معرفية لما تختبره الحيوانات أثناء استخدام عصا التحكم لتصفح سلسلة من الصور. يتم بعد ذلك تنشيط هذه الخرائط المعرفية عند التفكير في هذه التسلسلات، حتى عندما لا تكون الصور مرئية.
هذه هي الدراسة الأولى التي تُظهر الأساس الخلوي للمحاكاة العقلية والخيال في مجال غير مكاني من خلال تنشيط الخريطة المعرفية في القشرة المخية الأنفية الداخلية.
“يتم توظيف هذه الخرائط المعرفية لأداء الملاحة العقلية، دون أي مدخلات حسية أو مخرجات حركية. يقول مهرداد جزايري، الأستاذ المشارك في علوم الدماغ والمعرفية، وعضو معهد ماكجفرن لأبحاث الدماغ التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والمؤلف الرئيسي: “إننا قادرون على رؤية توقيع هذه الخريطة يظهر نفسه بينما يمر الحيوان بهذه التجارب عقليًا”. الدراسة.
سوجايا نيوبان، عالمة الأبحاث في معهد ماكغفرن، هي المؤلفة الرئيسية للورقة البحثية، التي ستظهر في طبيعة. إيلا فيتي، أستاذة علم الدماغ والعلوم المعرفية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وعضو في معهد ماكغفرن لأبحاث الدماغ التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ومديرة مركز ك. ليزا يانغ لعلم الأعصاب الحسابي التكاملي، هي أيضًا مؤلفة الورقة.
الخرائط الذهنية
لقد أظهر قدر كبير من العمل على النماذج الحيوانية والبشرية أن تمثيلات المواقع المادية يتم تخزينها في الحصين، وهو هيكل صغير على شكل فرس البحر، والقشرة الشمية الداخلية القريبة. يتم تنشيط هذه التمثيلات عندما يتحرك الحيوان عبر مساحة كان موجودًا فيها من قبل، مباشرة قبل اجتيازه، أو عندما يكون نائمًا.
يقول جزايري: “لقد ركزت معظم الدراسات السابقة على كيفية عكس هذه المناطق لهياكل وتفاصيل البيئة عندما يتحرك الحيوان جسديًا عبر الفضاء”.
“عندما يتحرك حيوان ما في غرفة ما، يتم تشفير تجاربه الحسية بشكل جيد من خلال نشاط الخلايا العصبية في الحصين والقشرة الشمية الداخلية.”
في الدراسة الجديدة، أراد جزايري وزملاؤه استكشاف ما إذا كانت هذه الخرائط المعرفية قد تم بناؤها أيضًا ثم استخدامها أثناء العمليات الذهنية البحتة أو تخيل الحركة عبر المجالات غير المكانية.
ولاستكشاف هذا الاحتمال، قام الباحثون بتدريب الحيوانات على استخدام عصا التحكم لتتبع المسار من خلال سلسلة من الصور (“المعالم”) متباعدة على فترات زمنية منتظمة. أثناء التدريب، عُرضت على الحيوانات فقط مجموعة فرعية من أزواج الصور ولكن ليس كل الأزواج. بمجرد أن تعلمت الحيوانات كيفية التنقل عبر أزواج التدريب، اختبر الباحثون ما إذا كانت الحيوانات قادرة على التعامل مع الأزواج الجديدة التي لم ترها من قبل.
أحد الاحتمالات هو أن الحيوانات لا تتعلم الخريطة المعرفية للتسلسل، وبدلاً من ذلك تحل المهمة باستخدام استراتيجية الحفظ. إذا كان الأمر كذلك، فمن المتوقع أن يواجهوا صعوبة مع الأزواج الجديدة. بدلًا من ذلك، إذا اعتمدت الحيوانات على خريطة معرفية، فيجب أن تكون قادرة على تعميم معرفتها على الأزواج الجديدة.
يقول جزايري: “كانت النتائج واضحة لا لبس فيها”. “لقد تمكنت الحيوانات من التنقل عقليًا بين أزواج الصور الجديدة منذ المرة الأولى التي تم اختبارها فيها. قدمت هذه النتيجة دليلًا سلوكيًا قويًا على وجود الخريطة المعرفية. ولكن كيف ينشئ الدماغ مثل هذه الخريطة؟
للإجابة على هذا السؤال، سجل الباحثون من الخلايا العصبية المفردة في القشرة المخية الأنفية الداخلية أثناء قيام الحيوانات بهذه المهمة.
كان للاستجابات العصبية سمة ملفتة للنظر: عندما استخدمت الحيوانات عصا التحكم للتنقل بين معلمين، أظهرت الخلايا العصبية نتوءات مميزة من النشاط مرتبطة بالتمثيل العقلي للمعالم المتداخلة.
يقول جزائري: «يمر الدماغ بهذه المطبات من النشاط في الوقت المتوقع عندما تمر الصور المتداخلة أمام عيون الحيوان، وهو ما لم يحدث أبدًا».
“والتوقيت بين هذه المطبات، بشكل حاسم، كان بالضبط التوقيت الذي كان الحيوان يتوقع الوصول إليه، والذي كان في هذه الحالة 0.65 ثانية.”
وأظهر الباحثون أيضًا أن سرعة المحاكاة الذهنية كانت مرتبطة بأداء الحيوانات في المهمة: فعندما تأخروا قليلًا أو مبكرًا في إكمال المهمة، أظهر نشاط الدماغ تغيرًا مماثلًا في التوقيت.
ووجد الباحثون أيضًا دليلاً على أن التمثيلات العقلية في القشرة المخية الأنفية الداخلية لا تشفر سمات بصرية محددة للصور، بل الترتيب الترتيبي للمعالم.
نموذج للتعلم
ولمزيد من استكشاف كيفية عمل هذه الخرائط المعرفية، قام الباحثون ببناء نموذج حسابي لتقليد نشاط الدماغ الذي وجدوه وإظهار كيفية توليده.
لقد استخدموا نوعًا من النماذج يُعرف باسم نموذج الجذب المستمر، والذي تم تطويره في الأصل لنموذج كيفية تتبع القشرة المخية الأنفية الداخلية لموضع الحيوان أثناء تحركه، بناءً على المدخلات الحسية.
قام الباحثون بتخصيص النموذج عن طريق إضافة مكون قادر على تعلم أنماط النشاط الناتجة عن المدخلات الحسية. أصبح هذا النموذج بعد ذلك قادرًا على تعلم استخدام تلك الأنماط لإعادة بناء تلك التجارب لاحقًا، عندما لم تكن هناك مدخلات حسية.
“العنصر الأساسي الذي كنا بحاجة إلى إضافته هو أن هذا النظام لديه القدرة على التعلم ثنائي الاتجاه من خلال التواصل مع المدخلات الحسية. يقول جزائري: “من خلال التعلم الارتباطي الذي يمر به النموذج، فإنه في الواقع سيعيد إنشاء تلك التجارب الحسية”.
ويخطط الباحثون الآن لدراسة ما يحدث في الدماغ إذا لم تكن المعالم متباعدة بشكل متساوٍ، أو إذا كانت مرتبة في حلقة. ويأملون أيضًا في تسجيل نشاط الدماغ في الحصين والقشرة المخية الأنفية الداخلية عندما تتعلم الحيوانات أولاً أداء مهمة التنقل.
يقول جزايري: “إن رؤية ذكرى البنية وهي تتبلور في العقل، وكيف يؤدي ذلك إلى النشاط العصبي الذي ينشأ، هي طريقة قيمة حقًا للتساؤل عن كيفية حدوث التعلم”.
التمويل: تم تمويل البحث من قبل مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا، وصناديق أبحاث كيبيك، والمعاهد الوطنية للصحة، وجائزة بول وليله نيوتن لعلوم الدماغ.
حول أخبار أبحاث الذاكرة هذه
مؤلف: آبي أبازوريوس
مصدر: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
اتصال: آبي أبازوريوس – معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
صورة: تُنسب الصورة إلى أخبار علم الأعصاب
البحث الأصلي: وصول مغلق.
“إنتاج المتجهات عبر التنقل العقلي في القشرة المخية الأنفية الداخلية“بقلم مهرداد جزائري وآخرون. طبيعة
خلاصة
إنتاج المتجهات عبر التنقل العقلي في القشرة المخية الأنفية الداخلية
الخريطة المعرفية هي تمثيل منظم بشكل مناسب يتيح إجراء حسابات جديدة باستخدام الخبرة السابقة؛ على سبيل المثال، التخطيط لطريق جديد في مكان مألوف. لقد وجد العمل على الثدييات دليلاً مباشرًا على مثل هذه التمثيلات في وجود مدخلات حسية خارجية في كل من المجالات المكانية وغير المكانية.
قمنا هنا باختبار الفرضية التأسيسية لنظرية الخريطة المعرفية الأصلية: وهي أن الخرائط المعرفية تدعم الحسابات الداخلية دون مدخلات خارجية.
لقد سجلنا من القشرة الشمية الداخلية للقرود في مهمة ملاحية عقلية تطلبت من القرود استخدام عصا التحكم لإنتاج نواقل أحادية البعد بين أزواج من المعالم البصرية دون رؤية المعالم الوسيطة.
تشير قدرة القرود على أداء المهمة والتعميم على أزواج جديدة إلى أنها اعتمدت على تمثيل منظم للمعالم. أظهرت الخلايا العصبية المعدلة بالمهمة دورية وانحدارًا يتوافقان مع البنية الزمنية للمعالم وأظهرت توقيعات شبكات الجذب المستمرة.
قدم نموذج شبكة الجذب المستمر لتكامل المسار المعزز بآلية التعلم المشابهة للهيبيين شرحًا لكيفية استدعاء النظام للمعالم داخليًا.
قدم النموذج أيضًا تنبؤًا غير متوقع بأن المعالم الداخلية تؤدي إلى إبطاء تكامل المسار بشكل عابر، وإعادة ضبط الديناميكيات، وبالتالي تقليل التباين. تم تأكيد هذا التنبؤ في إعادة تحليل تقلب معدل الإطلاق والسلوك.
تربط النتائج التي توصلنا إليها أنماط النشاط المنظمة في القشرة المخية الأنفية الداخلية بالتوظيف الداخلي للخريطة المعرفية أثناء التنقل العقلي.
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”