کوی دانش - kooy

مغز چگونه اقدام به ادغام حواس می کند؟

مغز چگونه اقدام به ادغام حواس می کند؟
20 خرداد
12:15 1395
برای ساخت یک تصویر کامل و غنی از دنیای اطراف، استفاده از اطلاعاتی که از تمام حواس بدست می آید اهمیت زیادی دارد. با توجه به فراوانی بسیار زیاد اطلاعات چند حسی که مدام توسط حواس مختلف خود درک می کنیم، مغز چگونه می داند که کدام سیگنال دریافتی به کجا می رود و باید ترکیب شود؟ و چگونه اقدام به ادغام سیگنال های مرتبط با هم می کند؟ دانشمندان در همین راستا یک مدل محاسباتی را ارائه داده اند که به شرح ادغام چند حسی در انسان ها با استفاده از واحد پردازشی بسیار ساده ای می پردازد.

در این آزمایشات، دکتر سزار پاریس اقدام به تست داوطلبان شرکت کننده در مطالعه و ارزیابی فلش های تصادفی نور  و کلیک ها نمود تا مشخص شود که مغز چگونه نسبت به متصل ساختن محرک های حسی اقدام می کند و چگونه آنها را از هم جدا نگاه می دارد. 
ناگهان صدای انفجاری می آید، صداهای مختلفِ ناشی از انفجار و نور را می بینید. در یک چشم به هم زدن نگاه می کنید و می بینید این صداها و نورها همه به هم مرتبط هستند و از آتش بازی حاصل شده اند  که در پیاده رو انجام می گیرد. مغز انسان به طرز شگفت انگیزی در زمینه «پردازش اطلاعات چند حسی» توانمند است. 
با این وجود هنوز نمی دانیم  مغز چطور تصمیم می گیرد که آیا فلان صدا و نور به هم مرتبط هستند یا خیر. به گفته دکتر پاریس  که در گروه تحقیقاتی علوم اعصاب شناختی در CITEC  کار می کند: "یافتنِ همبستگی بین انواع حس ها به هیچ عنوان کار ساده ای نیست." پاریس که در موسسه ماکس پلانک برای سایبرنتیک زیستی نیز فعال می باشد، نویسنده ارشد یک مطالعه جدید است که به همراه پرفسور دکتر مارک ارنست مسئول هدایت تحقیق در دانشگاه بیلفیلد طی مارس 2016 آنرا انجام داده اند و می گوید: "اطلاعات بینایی و شنوایی علیرغم آنکه از رویدادهای فیزیکی یکسانی حاصل می شوند اما در مسیرهای عصبیِ «تاحد زیادی مستقل» در مغز تحلیل می گردند و بازهم می توان تقریباً به راحتی و بلافاصله سیگنال هایی را که به هم مربوطند تشخیص داد، انجام این کار برای پیشرفته ترین ربات ها نیز چالش برانگیز است."
برای درک چگونگی ترکیب اطلاعات شنوایی و بینایی، داوطلبان توافق کردند تا در یک آزمایش ادراکی شرکت کنند که در آن ویدئوهایی بصورت تصادفی برایشان به نمایش گذاشته می شد. از داوطلبان خواسته شد تا بعد از هربار نمایش گزارش بدهند که آیا نور و صدایی که دیده اند به هم مرتبط هستند یا خیر و کدام سیگنال ابتدا ظاهر شده است. تحلیل های آماری نشان داد که پاسخ های داوطلبین به صورت نظام مند، توسط شباهت (همبستگی)  توالی های زمانی تعیین شده است. دکتر ارنست می گوید: "این یافته اهمیت بسیاری دارد، نه تنها ازین نظر که نشان می دهد مغز از همبستگی زمانی نور و صدا برای شناسایی ارتباط داشتن یا نداشتن این دو مقوله با هم استفاده می کند یا خیر، بلکه به این دلیل که سوال جالب تری را در ذهن برمی انگیزد مبنی بر آنکه: مغز چگونه همبستگی بین انواع حس ها را درمی یابد؟"
برای دست یابی به پاسخ این سوال، پاریس و ارنست از مدلسازی کامپیوتری و شبیه سازی استفاده نموده و مکانیسم عصبی ابتدایی را شناسایی کردند که می تواند ادراک انسان ها را تاحد زیادی شبیه سازی نماید. چنین مکانیسمی که «آشکارساز همبستگیِ چند حسی» نامیده شده است، به مانیتورکردن حس ها پرداخته و دنبال شباهت (همبستگی) در میان سیگنال های بینایی و شنوایی می گردد، به این ترتیب که اگر محرک، ساختار زمانی مشابهی داشته باشد، مغز اینگونه نتیجه می گیرد که متعلق به هم هستند و محرک را ادغام می کند. بسیار جالب توجه است که مکانیسم مزبور شباهت زیادی را با آشکارسازهای حرکتی مغز حشرات دارد. 
به گفته پرفسور مارک ارنست که به تازگی منصب جدیدی در دانشگاه الم را نیز پذیرفته است: "یافته از آنرو جالب است که نشان می دهد مغز به صورت نظام مند راهبردهای پردازشی عمومی را استفاده می کند که می توان آنها را درمیان دامنه های ادراکی بسیار متنوع، که همبستگی بین سیگنال ها کلیدی است، اجرا نمود، به عنوان مثال می توان از ادراک حرکت بصری، ادراک سه بعدی با استفاده از نابرابری دو چشمی، شنوایی دارای دو گوش و نیز  پردازش چند حسی نام برد. افزون بر این چنین مکانیسم های همبستگی را در می توان در گونه های جانوری مختلفی از حشرات تا مهره داران از جمله انسان ها نیز پیدا کرد." برای تست بیشترِ عمومیت داشتن این مدل، پاریس و ارنست شبیه سازیهای کامپیوتری دیگری را نیز انجام دادند و از «مدل آشکارساز همبستگی چندحسی» برای بازآفرینی چند یافته سابق در مورد جنبه های فضایی و زمانی ادراک چندحسی استفاده کردند. ثابت شد که همین مدل بدون تغییرات بیشتر می تواند ادراک انسانی را در مطالعات شبیه سازی شده تکرار نماید  و همان محدودیت های زمانی و فضایی ادراک چندحسی را نشان دهد که در انسان ها موضوعیت دارد. 
به گفته دکتر سزار پاریس: "طی چند دهه گذشته دریافتیم که مغز اطلاعات چند حسی را به صورت آماری بهینه ای با هم ادغام می کند. اما ماهیت مکانیسم های عصبی مورد استفاده برای انجام این کار تاکنون در قالب علمی بیان نشده بود. بنابراین مطالعه حاضر نقطه عطفی در شناخت از ادراک انسان است، زیرا برای اولین بار مکانیسم کلی و توانمندی را برای شرح تنوع گسترده ای از یافته ها در حوزه ادراک چند حسی در اختیار می گذارد."
به گفته پاریس که به تازگی منصب جدیدی را به عنوان دانشمند محقق در Oculus VR (Facebook) هم پذیرفته است: "نتیجه بدست آمده توان بالقوه کاربردی بالایی دارد. شناخت عمیق از پردازش چند حسی دورنماهای بالینی جدید را به روی سندروم های نورولوژیکی می گشاید که با اختلالات چند حسی از قبیل اختلال طیف اوتیسم  و نارساخوانی مرتبط هستند. افزون بر این، مدل محاسباتی ما به راحتی در رباتیک و ادراک مصنوعی هم قابل استفاده است."
دپارتمان علوم اعصاب شناختیِ دانشکده زیست شناسی به خوشه تعالی فناوری تعامل شناختی (CITEC) دانشگاه بیلفید مرتبط است و تمرکز آن بر ادراک چند حسی در انسان، یکپارچه سازی حسی و حرکتی، یادگیری ادراکی و تعامل انسان و ماشین می باشد. دپارتمان علوم اعصاب شناختی به ترکیب تجربه روانی با مدلسازی محاسباتی می پردازد و در حال حاضر از 15 عضو متعلق به رشته های مختلف از جمله زیست شناسی، علوم شناختی، فیزیولوژی، پزشکی، فیزیک و مهندسی تشکیل شده است.

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

شاید باور این موضوع برای افرادی که همیشه با ریاضیات مشکل داشتند سخت باشد که مغز انسان بدون اینکه خودِ فرد متوجه باشد بصورت دائمی مشغول انجام حجم گسترده ای از انواع محاسبات است و اتفاقاً اینکار را بسیار خوب هم انجام می دهد. شاهد این مدعا از دانشگاه پرینستون رسیده است. در یک مطالعه جدید محققان این دانشگاه نشان دادند که چگونه مغز ما انسانها، تمامی داده های بدست آمده از محیط اطراف را که توسط حواس مختلف جمع آوری شده است ترکیب می کند تا به یک ارزیابی نهایی از وضعیت برسد که به اخذ تصمیم ها و نوع رفتارهای ما منجر می شود. این موضوع به اینجا هم ختم نمی شود و اگر در طی این فرآیند داده های جدیدی وارد شوند، مغز انسان با انعطاف پذیری حیرت انگیزی آنها را در محاسبات خود وارد کرده و حتی نتیجه محاسبات را تغییر می دهد. برای بررسی بیشتر این موضوع با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

یک پروفسور، یک محقق فوق دکترا و یک دانشجوی ارشد بر روی ترامپولین (تشک پرش) پریدند! جمله فوق یک مزاح نیست بلکه آغازی برای توضیح تحقیقات جدید بر روی ماده شگفت انگیز گرافن است. گروهی به سرپرستی روبرتو د آلبا، دانشجوی ارشد فیزیک و Jeevak Parpia پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک، مقاله ای در Nature Nanotechnology راجع به کاربردهای دیگر برای این ماده روان، بسیار قوی و بسیار سبک منتشر کرده اند. در این تحقیق قابلیت استفاده از «تنش گرافن» بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به فرکانس دیگر را می دهد، نمایش داده شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

وجود آثار و بقایای نئاندرتال ها در مناطقی که در بالای عرض 50 درجه شمالی قرار داشته باشند بسیار کم است و تا کنون نیز فقط در دو نقطه این شواهد بدست آمده است. یکی در منطقه فلدهافر آلمان و دیگری در اسپای بلژیک. مطالعه جدیدی که توسط دکتر هلن راجیر با همکاری آسیر گومژ اولیوینسا از UPV/EHU انجام گرفت باعث کشف بیشترین تعدادِ بقایای کشف شده از نئاندرتال ها در مناطق شمالی اروپا شد. در این مجموعه 5 تایی، بقایای اسکلتی 4 نوجوان (بالغ) و یک کودک به چشم می خورد که در منطقه Troisième caverne در گویت بلژیک کشف شده اند.

مطالعه متن کامل
تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

محققانی از دانشگاه تگزاس در آوستین توانستند محدودیتهای اساسی بر سر عملکرد «شنل نامرئی کننده» را تعیین کنند. این شنل یک فناوری است که اجازه نامرئی شدن ویا تشخیص داده نشدن را به جسمِ درونش در برابر امواج رادیویی، امواج مایکروویو، نور مادون قرمز و نور مرئی می دهد. نظریه محققان تاکید می کند که استفاده از شنل برای پنهان کردن شیء درونش در مقابل یک موج خاص قابل انجام است لیکن پنهان کردن آن در برابر یک محیط پرنور (چراغانی) با طول موجهای مختلف بسیار سخت تر می شود که در این حالت تغییر اندازه شیء باعث تغییر فاکتورها و مشکلات بیشتر هم خواهد شد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

بیش از نود درصد از انواع گونه های پستانداران در دوره کرتاسه (66 میلیون سال پیش) توسط همان دلایلی که دایناسورها را ازبین برد، از بین رفتند. این میزان بسیار بیشتر از آن بود که پیش از این تصور می شد. مطالعه ای که توسط محققان مرکز میلنر در دانشگاه بَث انجام شد و در نشریه Evolutionary Biology نیز منتشر گردید، مطرح می کند که همه انواع شناخته شده پستانداران که در انتهای دوره کرتاسه در آمریکای شمالی می زیسته اند، از بین رفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این میزان معادل 93 درصد از انواع موجود در این دوره بوده است. این مطالعه همچنین بیان می کند که این انقراض، بسیار سریعتر از آنچه تصور می شد انجام گرفته است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
داده های شبیه سازی ناسا بیانگر تأثیر آتش فشانی های قدیمه بر اقلیم زمین است.

داده های شبیه سازی ناسا بیانگر تأثیر آتش فشانی های قدیمه بر اقلیم زمین است.

فوران های جریانی بازالتی، اگرچه در مقیاس عظیمی صورت می گیرند، اما همانند فوران پیناباتو با انفجار همراه نیستند. در فوران پیناباتو که به سال 1991 رخ داد، گازهای آتشفشانی تا قعر استراتوسفر پرتاب شده و یک روند جهانی سرمایش را پدید آوردند. داده های شبیه سازی جدید ناسا، بیانگر این است که فوران های بازالتی جریانی هم می توانند به اندازه تأثیر بر اقلیم زمین، «گاز» تولید کنند.

مطالعه متن کامل
عکس: هواپیمای فراصوت امواج شوک را از میان خورشید منتشر کرد

عکس: هواپیمای فراصوت امواج شوک را از میان خورشید منتشر کرد

به تازگی هواپیمایی فراصوت به سرعت برق و باد از مقابل خورشید عبور کرد و امواج شوک تولید شده توسط آن که نور را خم می کند در قالب تصویر جالبی ثبت شده است. این هواپیما که T-38C نام داشته و خلبانی از دانشکده آموزش خلبانی نیروی هوایی آمریکا، خلبانش بوده با استفاده از نسخه به روز رسانی شده تکینیکی با قدمت 150 ساله که عکاسی شلیرن Schlieren نام دارد ثبت شده است.

مطالعه متن کامل
مازراتی دستی بر سر و گوش کوادروپورته کشید

مازراتی دستی بر سر و گوش کوادروپورته کشید

محصولات جدید در برندهای بزرگ همیشه زیر ذره بینِ منتقدین و کارشناسان هستند ولی نسل جدید کواتروپورته یک «موفقیت بی حرف و حدیث» برای مازراتی است. از سال 2013 تعداد 24000 دستگاه از این کلاس به فروش رفته است. البته این میزان فروش در مقابل غولهایی مثل آئودی ویا مرسدس بنز قطعا به چشم نمی آید ولی مازراتی علاوه بر مشتریانش «مجموعه دارانی» وفادار دارد که محصولات جدیدش را از دست نمی دهند. حال، مازراتی دستی به سرو گوش این مدل موفق کشیده و در این راه بسیار موفق هم بوده است. با کوی دانش همراه شوید تا این مدل را بررسی کنیم.

مطالعه متن کامل
محققان ضد پیری، الگوریتم جدیدی را توسعه داده اند که داروی دقیقی را برای مبتلایان به سرطان فراهم می کند

محققان ضد پیری، الگوریتم جدیدی را توسعه داده اند که داروی دقیقی را برای مبتلایان به سرطان فراهم می کند

چندین سال است که شیمی درمانی یکی از معمول ترین روش های درمان سرطان می باشد، اما با مانعی اساسی همراه است که آن تاثیر پذیرفتن سلول های سالم همانند سلول های سرطانی است. این یعنی فردی که تحت تاثیر شیمی درمانی قرار می گیرد درد بسیار زیاد و بیماری ها را به عنوان عوارض جانبی یک درمان که به طور بالقوه می تواند زندگی را حفظ کند، تجربه می نماید. راه حلِ این مشکل درمان هدفمند، یا استفاده از داروهایی می باشد که سلول های سرطانی را اختصاصی تر هدف قرار می دهند در حالیکه به سلول های سالم نزدیک کاری ندارند. درمان هدفمند بستگی به دارویی دارد که برای مهار رشد، تکثیر، و زنده بودن سلول های سرطانی از طریق هدف قرار دادن پروتئین هایی که در آنها یافت می شود عمل می کند.

مطالعه متن کامل
بهترین وسیله برای کمک به پیاده‌رویِ بیماران مبتلا به انسداد مزمن ریوی (COPD)

بهترین وسیله برای کمک به پیاده‌رویِ بیماران مبتلا به انسداد مزمن ریوی (COPD)

تصویر فوق: تصویری از دوچرخه‌ی بدون پدال در پژوهشِ "respirology". پژوهشگران با انجام پژوهشی که در نوع خود جزء اولین‌ها محسوب می‌شود به بررسی تأثیرِ انواع وسایلِ کمک‌کننده به بیمارانِ مبتلا به انسداد مزمن ریوی (COPD) پرداختند.

مطالعه متن کامل