تصور کنید که در کنار ساوانای آفریقایی پیاده روی کنید. ناگهان متوجه می شوید که یک بوش در حال حرکت جزئی از یک شی زرد بزرگ است. از این اطلاعات محدود، شما باید کشف کنید که آیا شما در معرض خطر هستید و تصمیم به واکنش نشان می دهید. آیا آن عظیمی از چمن خشک است؟ یا یک شیر گرسنه؟
در چنین شرایطی، مغزهای ما باید اطلاعات بصری پیچیده و غیرمترقبه را برای تصمیم گیری های تقسیم دوم استفاده کنند. نتيجه گيري و تصميمات بعدي که ما براساس آنچه ما مي بينيم، مي تواند تفاوتي باشد بين پاسخ مناسب به تهديد و تبديل شدن به وعده بعدي شير.
به طور سنتی، دانشمندان علوم اعصاب در مورد پردازش اطلاعات بصری به عنوان یک زنجیره ای از حوادث اتفاق می افتند که یکی پس از دیگری اتفاق می افتد، فیلتر کردن سیگنال ورودی (از بینایی) که در فضا و زمان تغییر می کند. اما اخیرا، ما شروع به فکر کردن به این فرایند به عنوان بسیار پویا و تعاملی. به عنوان سیستم بصری تلاش می کند تا حل و فصل عدم اطمینان در اطلاعات حسی که دریافت می کند، از هر دو دانش قبلی و شواهد موجود استفاده می کند تا حدس و گمان های آگاهانه درباره آنچه اتفاق می افتد، استفاده کند.
سیستم دیداری: خیلی بیشتر از چشم
چشمان برای رسیدن به آنچه که در اطراف ما اتفاق می افتد بسیار مهم است. اما بخش عمده ای از سیستم بصری انسان مورد مطالعه دقیق در مغز قرار دارد.
شبکیه چشم پشت چشم شما حاوی فتوتراپی است که به محیط زیست حساس و واکنش نشان می دهد. این نور سنج ها، به نوبه خود، نورون هایی را فعال می کنند که اطلاعات را به قشر بینایی مغز منتقل می کنند، واقع در پشت سر شما. قشر بصری سپس داده های خام را پردازش می کند تا ما بتوانیم در مورد نحوه پاسخ دادن و رفتار مناسب بر اساس ورودی اصلی به چشم، تصمیم گیری کنیم.
قشر بصری در سلسله مراتب تشریحی و کاربردی سازماندهی شده است. هر مرحله از هر یک از دیگر، از لحاظ آناتومی میکروسکوپی و نقش عملکردی و فیزیولوژی آن، متمایز است - بدین معنی که نورون ها به محرک های مختلف پاسخ می دهند.
به طور سنتی، محققان فکر کردند این سلسله مراتب اطلاعات را به صورت متوالی، مرحله به مرحله، از پایین به بالا فیلتر کرده است. آنها اعتقاد داشتند که هر سطح پردازش مغز بصری، یک فرم تصفیه بیشتر سیگنال تصویری که از سطوح پایین تر دریافت می کند، به سمت بالا حرکت می کند. به عنوان مثال، در یک مرحله از سلسله مراتب، لبه های کنتراست بالا از صحنه استخراج می شود تا بعدا مرزهای شکل ها و اشیاء ایجاد شود.
تفکر اصلی تصریح کرد که در نهایت، بالاترین سطوح قشر بصری در الگوی فعالیت نورون ها، نماینده معنی دار جهان است که می توانیم بعد از آن عمل کنیم. اما چندین تحول اخیر در علوم اعصاب، این دیدگاه را در سر خود قرار داده است.
جهان - و به همین دلیل، محیط بصری - از لحظه به لحظه بسیار نامطلوب است. علاوه بر این، ما می دانیم از مطالعات بسیاری که ظرفیت مغز بصری به طور قابل توجهی محدود است. مغز به فرآیندهای مانند توجه ویژهای و حافظه بصری برای کمک به آن به طور موثر از این منابع محدود استفاده کنید.
پس دقیقا چگونه مغز به طور موثر در یک محیط بسیار ناامن با مقدار محدودی از اطلاعات حرکت می کند؟ پاسخ این است که شانس و قمار بازی می کند.
گرفتن یک فرصت برای بهترین حدس ها
مغز باید از ورودی های محدود اطلاعات مبهم و متغیر استفاده کند تا حدس زده شود که در محیط اطراف چه اتفاقی می افتد. اگر این حدس ها دقیق باشند، می توانند اساس تصمیمات خوب را تشکیل دهند.
به منظور انجام این کار، مغز اساسا بر زیر مجموعه ای از اطلاعاتی که دارد داشته است. براساس اطلاعات کمی از اطلاعات حسی، آن را بر اساس آنچه جهان به آن می گوید برای به دست آوردن بهترین دست آوردهای رفتاری شرط می بندد.
مثال بوش متحرک در ساوانا را در نظر بگیرید. شما می بینید یک تار زرد و زرد بزرگ که با بوش پوشیده شده است. آیا این شیء باعث حرکت بوش شد؟ لکه زرد چیست؟ آیا تهدید است؟
این سوالات مربوط به آنچه ما انتخاب می کنیم بعد از نظر رفتار ما انجام می دهیم. استفاده از اطلاعات بصری محدود (حرکت بوش، شیء زرد بزرگ) به شیوه ای موثر، از لحاظ رفتاری مهم است. اگر ما نتیجه بگیریم که شی زرد در واقع شیر یا برخی از شکارچی های دیگر است، ما ممکن است تصمیم بگیریم به سرعت در جهت مخالف حرکت کنیم.
استنتاج می تواند به عنوان یک نتیجه بر اساس هر دو مدرک و استدلال تعریف شود. در این مثال، استنتاج (که شیر است) بر اساس هر دو شواهد (شی زرد بزرگ، در حال حرکت بوش) و استدلال (شیرها بزرگ هستند و در savann وجود دارد). دانشمندان عصبی فکر می کنند استنتاج احتمالاتی به عنوان یک محاسبات شامل ترکیبی از اطلاعات پیشین و شواهد موجود است.
اتصالات مغز دو طرفه
شواهد نوروآنتومیک و نوروفیزیولوژیک در طول دو دهه گذشته نشان داده است که سلسله مراتب در قشر بینایی شامل تعداد زیادی از اتصالات رفتن از پایین به بالا و بالاتر به پایین در هر سطح. به جای اینکه اطلاعات خود را از طریق یک قیف معکوس بسازید، تصفیه شده به همان اندازه که بالاتر و بالاتر می رود، به نظر می رسد سیستم بصری یک سلسله مراتب تعاملی است. ظاهرا این کار برای حل و فصل عدم اطمینان ذاتی در جهان از طریق یک بازخورد ثابت و چرخه رو به جلو انجام می شود. این اجازه می دهد تا ترکیبی از پایین بالا شواهد موجود و از بالا به پایین اطلاعات پیشین در تمام سطوح سلسله مراتب.
شواهد تشریحی و فیزیولوژیکی نشان دهنده یک مغز بینایی متصل به یکدیگر است که به خوبی با آزمایش های رفتاری تکمیل می شود. در طیف وسیعی از وظایف بصری - شناسایی اشیاء, جستجو برای یک شیء خاص در میان اشیاء بی اهمیت و به یاد آوردن اطلاعات بصری ارائه شده به صورت مختصر - انسانها مطابق انتظارات تولید شده از قوانین استنتاج احتمالاتی عمل می کنند. پیش بینی های رفتاری ما بر اساس یک فرض است که نتیجه گیری احتمالاتی این ظرفیت ها را به طور دقیق مطابق با داده های تجربی واقعی مطابقت می دهد.
حدس می زنم، به حداقل رساندن خطا
دانشمندان علوم اعصاب پیشنهاد کرده اند که مغز از طریق انتخاب طبیعی تکامل یافته است تا به طور فعال بین لحظات ناپذیری تا لحظه بین آنچه درک شده و آنچه انتظار می رود، به حداقل برسد. به حداقل رساندن این اختلاف ضرورتا شامل استفاده از استدلال احتمالی برای پیش بینی جنبه های اطلاعات ورودی بر اساس دانش قبلی جهان است. عصب شناسان این پروسه را نامگذاری کرده اند برنامه نویسی پیش بینی شده.
بخش عمده ای از داده هایی که از رویکرد پیش بینی کننده کد گذاری پشتیبانی می کنند، از طریق مطالعه سیستم بصری است. با این حال، اکنون محققان هستند شروع به تعمیم این ایده و اعمال آن به جنبه های دیگر پردازش اطلاعات در مغز. این رویکرد بسیاری از زمینه های آینده بالقوه را برای علوم اعصاب مدرن ارائه می دهد، از جمله درک روابط بین آن ها پاسخ های پایین سطح نورون های فردی و دینامیک عصبی سطح بالا (مانند فعالیت گروهی ثبت شده در الکتروانسفالوگرام یا EEG).
در حالی که این ایده که ادراک فرایند استنتاج است، است جدید نیست، علوم اعصاب مدرن آن را در سال های اخیر احیا کرده است - و این زمینه را به طور چشمگیری تغییر داده است. علاوه بر این، رویکرد وعده داده است که درک ما از پردازش اطلاعات نه فقط برای اطلاعات بصری، بلکه تمام انواع اطلاعات حساسی و همچنین فرآیندهای سطح بالا مانند تصمیم گیری، حافظه و تفکر آگاهانه، افزایش یابد.
درباره نویسنده
الکس برسمر، پژوهشگر در ادراک و حافظه، دانشگاه نیویورک
این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو. دفعات بازدید: مقاله.
کتاب های مرتبط
at InnerSelf Market و آمازون
