کشف نورون های مسئول ریاضیات در مغز - دنیای ویدئو

به گزارش مدیکال اکسپرس، یافته های به دست آمده به وسیله محققان دانشگاه های توبینگن (Tübingen) و بن(Bonn) نشان می دهد که بعضی از نورون ها منحصرا هنگام انجام عملیات جمع فعال می شوند در حالی که بعضی دیگر هنگام انجام تفریق فعال هستند. فرقی نمی نماید که دستورالعمل های انجام محاسبات به صورت یک کلمه نوشته شده باشد یا یک نماد در هر صورت نورون های مخصوص به آن بخش فعال می شوند. نتایج این تحقیقات در مجله Current Biology منتشر شده است.

بیشتر بچه ها دبستانی احتمالا می دانند که اگر سه سیب را به علاوه دو سیب کنیم پنج سیب خواهیم داشت اما آن چه که در طول این گونه محاسبات در مغز رخ می دهد هنوز تا حد زیادی ناشناخته به جای مانده است. مطالعه اجرا شده به وسیله محققان دانشگاه های بن و توبینگن به روشن شدن این موضوع یاری می نماید.

محققان از ویژگی های خاص دپارتمان صرع شناسی دانشگاه بن بهره بردند. این مرکز به طور تخصصی به جراحی مغز افراد مبتلا به صرع می پردازد. در بعضی از بیماران تشنج همواره از یک ناحیه از مغز نشات می گیرد. پزشکان برای شناسایی این ناحیه معیوب چندین الکترود در مغز بیمار قرار می دهند. از این طریق می توان منشا دقیق گرفتگی را مشخص کرد و علاوه بر آن فعالیت تک تک نورون ها را مقدار گیری کرد.

پنج زن و چهار مرد در این مطالعه شرکت کردند. در لوب گیجگاهی مغز این افراد الکترود قرار داده شده بود تا فعالیت سلول های عصبی ثبت گردد.

در همین حال، شرکت نمایندگان باید کارهای محاسباتی ساده ای انجام می دادند. پروفسور فلوریان مورمان (Florian Mormann) از دپارتمان صرع شناسی در دانشگاه بن می گوید: ما دریافتیم که نورون های متفاوتی هنگام انجام جمع نسبت به تفریق فعال می شوند.

استر کاتر(Esther Kutter) شرح می دهد: این طور نبود که بعضی از نورون ها تنها به علامت + و بعضی تنها به علامت - پاسخ دهند. حتی زمانی که ما این علائم ریاضی را با کلمات جایگزین کردیم اثر آن بر فعالیت مغز مشابه بود.

برای مثال زمانی که گروه تحقیقاتی مورمان از افراد خواستند که سه را به پنج اضافه نمایند، نورون های مربوط به جمع فعال شد و زمانی که گفته شد چهار کم گردد از هفت نورون های تفریق فعال شد.

این نشان می دهد که سلول های کشف شده در حقیقت یک دستورالعمل ریاضی را برای فعال شدن رمزگذاری می نمایند. فعالیت مغزی افراد با دقت بالا نشان می داد که افراد مورد آزمایش در لحظه در حال اجرا چه نوع محاسباتی هستند. محققان الگوهای فعالیت سلول ها را وارد یک برنامه خود آموز رایانه ای کردند.

آن ها همزمان به این نرم افزار اعلام می کردند که شخص در حال اجرا تفریق است یا جمع. زمانی که این الگوریتم پس از آموزش با داده های نو روبه رو شد توانست به طور دقیق نوع محاسبه را تشخیص دهد.

پروفسور آندریاس نیدر (Andreas Nieder) از دانشگاه توبینگن می گوید: با توجه به آزمایش های اجرا شده روی میمون ها می دانیم که نورون های مخصوص برای قوانین محاسباتی خاص در مغز آن ها وجود دارد اما با این حال داده های کمی در خصوص انسان ها وجود دارد.

این دو گروه در خلال آنالیز های خود به پدیده جالبی برخوردند. یکی از نواحی مورد مطالعه مغز قشر پاراهیپوکمپ(parahippocampal cortex) بود که در این ناحیه نیز محققان توانستند سلول های عصبی را بیابند که هنگام جمع یا تفریق فعال می شدند. با این حال هنگام انجام عملیات جمع نورون های مختلفی در طول انجام یک محاسبه فعال شدند. به بیان دیگر گویی دکمه جمع روی ماشین حساب دائما جای خود را تغییر می داد. در خصوص تفریق نیز این موضوع صادق بود. محققان از این موضوع به عنوان کدگذاری پویا یاد می نمایند.