کشف زمانبندی دقیق پردازش اطلاعات در مغز
پژوهشگران کشف کردهاند که مغز فقط در لحظههای خاص و حساس، اطلاعات را پردازش میکند، یعنی دقیقاً زمانی که نورونها آماده دریافت هستند.
به گزارش بازتاب امروز، این یافته میتواند به درک بهتر توجه، درمان بیماریهایی مثل آلزایمر و ADHD، همچنین طراحی فناوریهای هوشمند کمک کند.
دانشمندان مدتها به دنبال کشف این موضوع بودند که مغز چگونه تصمیم میگیرد به چه چیزهایی اهمیت بیشتری بدهد. به عنوان مثال، در یک مهمانی شلوغ، با وجود صدای موسیقی و حرف زدن دیگران، مغز میتواند فقط روی صدای کسی تمرکز کند که با او صحبت میکنیم. صداهای دیگر همچنان وجود دارند، اما مغز آنها را نادیده میگیرد.
دکتر اریک دربیتس، یکی از پژوهشگران این مطالعه گفت: «مغز ما در محیطهای شلوغ به گونهای عمل میکند که فقط صدای مهمتر را پردازش کند، حتی اگر صدای بقیه کم نشده باشد.»
این توانایی مغز برای تمرکز، نقش مهمی در حفظ جان ما دارد. مثلاً وقتی در خیابان هستیم و ناگهان ماشینی نزدیک میشود، مغز به سرعت توجه خود را به حرکت خودرو معطوف میکند و چیزهای دیگر مثل تابلوها یا رهگذران را نادیده میگیرد. این واکنش سریع به ما کمک میکند که تصمیم درست بگیریم و از خطر دور بمانیم.
راز پردازش دقیق اطلاعات در مغز
گروهی از دانشمندان به رهبری آندریاس کرایتر و اریک دربیتس برای اولین بار نشان دادهاند که مغز چگونه تصمیم میگیرد کدام اطلاعات را پردازش کند.
دربیتس توضیح داد: «مغز فقط زمانی یک سیگنال را پردازش میکند که در لحظهای خاص و حساس وارد شود؛ یعنی دقیقاً زمانی که نورونها آماده دریافت هستند.»
سلولهای مغزی ما به طور دائم و پیوسته فعال نیستند، بلکه در چرخههای بسیار کوتاه و سریعی بین حالت فعال و غیرفعال در نوسان هستند. هر چرخه تنها ۱۰ تا ۲۰ هزارم ثانیه طول میکشد. نورون در این بازه زمانی، فقط برای چند میلیثانیه آماده دریافت و پردازش اطلاعات است و سپس وارد فاز استراحت میشود.
تنها پیامهایی که درست در آستانه شروع فاز فعال به نورون برسند، موفق به تحریک آن میشوند و در زمانهای دیگر، نورون نسبت به سیگنالها واکنشی نشان نمیدهد.
در واقع، مغز با تنظیم ریتم فعالیت نورونها، کاری میکند که فقط اطلاعات مهم وارد پنجره دریافت شوند و بقیه سیگنالها نادیده گرفته شوند. این زمانبندی دقیق، پایه عملکرد توجه در مغز است.
آزمایش روی میمونهای رزوس
پژوهشگران برای بررسی این موضوع، آزمایشی روی میمونهای رزوس انجام دادند که مغز آنها بسیار مشابه مغز انسان است. از این میمونها خواسته شد تا یک تکلیف بینایی را انجام دهند. محققان همزمان، سیگنالهای الکتریکی بسیار ضعیفی را به ناحیهای از مغز ارسال کردند که مسئول پردازش اولیه تصاویر است. این سیگنالها هیچ ارتباطی با تکلیف بینایی نداشتند و صرفاً با هدف تحقیقاتی و برای آزمایش واکنش مغز استفاده شدند.
نتایج نشان داد که این سیگنالها فقط زمانی روی مغز اثر میگذارند که در لحظهای خاص و حساس وارد شوند. اگر زودتر یا دیرتر برسند، مغز آنها را نادیده میگیرد.
همچنین زمانی که سیگنالها در زمان مناسب وارد شدند، نهتنها فعالیت نورونها تغییر کرد، بلکه رفتار میمونها هم تحت تأثیر قرار گرفت و آنها کندتر واکنش نشان دادند و بیشتر اشتباه کردند.
این یعنی حتی سیگنالهای بیربط، اگر در زمان حساس وارد مغز شوند، میتوانند در روند پردازش اطلاعات اختلال ایجاد کنند.
پیامدهای مهم برای پزشکی و فناوری
این نتایج میتواند باعث ایجاد الگوهای دقیقتر از عملکرد مغز شود و توضیح دهد که چگونه اطلاعات قبل از تبدیل شدن به ادراک، یادگیری و رفتار، انتخاب و اولویتبندی میشوند.
به گفته دکتر دربیتس، این کشف فقط برای تحقیقات علمی نیست، بلکه در پزشکی و فناوری هم کاربردهای مهمی دارد، که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- در بیماریهایی مثل آلزایمر و ADHD، مغز در انتخاب و ذخیره اطلاعات دچار مشکل میشود. شناخت بهتر زمانبندی پردازش میتواند به درمان این اختلالات کمک کند.
- در فناوریهای نوین مانند رابطهای مغز-رایانه (BCI) نیز این اصل حیاتی است، چرا که برای ارتباط مستقیم با مغز، باید اطلاعات در بازههای زمانی دقیق وارد و الگوهای نورونی بهدرستی خوانده شوند.
- حتی توسعه هوش مصنوعی نیز میتواند از این الگو الهام بگیرد تا پردازش دادهها کارآمدتر و انعطافپذیرتر شود.
این پژوهش نشان میدهد که سیگنالهای مغزی تنها در صورتی اهمیت دارند که دقیقاً بهموقع برسند. این کشف میتواند تحولی بزرگ در علوم اعصاب، درمان بیماریها و فناوریهای الهامگرفته از مغز ایجاد کند.