ადამიანის ტვინის შესაძლებლობები მართლაც გასაოცარია. ყოველდღიურად ვქმნით უამრავ ახალ მოგონებას – იქნება ეს ახალი ჰობი, მეგობრის რეკომენდებული რეცეპტი თუ წაკითხული მსოფლიო ახალი ამბები. ტვინი კი ამ ინფორმაციას წლობით და ზოგჯერ ათწლეულებითაც კი ინახავს.
ჟურნალ Science-ში ახლახან გამოქვეყნებულმა კვლევამ ნათელი მოჰფინა იმ „წესებს“, რომლებითაც ტვინი ამ რთულ პროცესს ახორციელებს.
ადამიანის ტვინი, რომელიც მილიარდობით ნერვული უჯრედისგან შედგება, მუშაობს როგორც უზარმაზარი ინფორმაციის გადამცემი ქსელი. ნეირონები ატარებენ ელექტრულ იმპულსებს, რომლებიც ინფორმაციის გადატანას უზრუნველყოფენ, კომპიუტერის ბინარული კოდის მსგავსად.
კომუნიკაცია ნეირონებს შორის სინაფსების მეშვეობით ხორციელდება. თითოეულ ნეირონს აქვს დენდრიტების სახელით ცნობილი დატოტვილი გაგრძელებები, რომლებსაც სხვა უჯრედებისგან ათასობით ელექტრული იმპულსის მიღება შეუძლიათ. დენდრიტები ამ იმპულსებს ნეირონის მთავარ სხეულს გადასცემენ, სადაც ხდება ყველა ამ სიგნალის ინტეგრირება ახალი ელექტრული იმპულსების წარმოსაქმნელად.
მეცნიერები დიდი ხნის განმავლობაში ფიქრობდნენ, რომ ტვინი სწავლობს ნეირონებს შორის კავშირების ცვლილებით. ახალი ინფორმაცია და გამოცდილება ცვლის ნეირონების ურთიერთობის გზებს, რის შედეგადაც ზოგიერთი სინაფსური კავშირი ძლიერდება, ზოგი კი სუსტდება. ამ პროცესს სინაფსური პლასტიკურობა ეწოდება.
კვლევის ფარგლებში მეცნიერებმა დააკვირდნენ ინდივიდუალური სინაფსური კავშირების აქტივობას ტვინში სწავლის პროცესში. მათ გენეტიკურად ჩართეს ბიოსენსორები თაგვების ნეირონებში, რომლებიც სინაფსური და ნეირონული აქტივობის საპასუხოდ ანათებდნენ. ამ აქტივობას რეალურ დროში აკვირდებოდნენ, როდესაც თაგვები სწავლობდნენ კონკრეტულ დავალებას.
მეცნიერებისთვის მოულოდნელი აღმოჩნდა, რომ ნეირონზე არსებული ყველა სინაფსი ერთსა და იმავე წესს არ მისდევს. სინაფსები ერთი და იმავე ნეირონის სხვადასხვა ადგილას განსხვავებულ წესებს იყენებენ.
ეს აღმოჩენა მიანიშნებს, რომ ნეირონებს სწავლის პროცესში ერთდროულად ორი სხვადასხვა წესის გამოყენება შეუძლიათ, რაც მათ საშუალებას აძლევს უფრო ზუსტად მოარგონ სხვადასხვა ტიპის იმპულსი და წარმოადგინონ ახალი ინფორმაცია ტვინში. ასეთი მიდგომით, ნეირონები მრავალფუნქციურად მოქმედებენ და რამდენიმე ამოცანას პარალელურად ასრულებენ.
ამ აღმოჩენას პოტენციურად მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს ჯანდაცვის სფეროზე. ტვინის მრავალი დარღვევა, როგორც დეგენერაციული, ისე ფსიქიკური, გაუმართავ სინაფსებთანაა დაკავშირებული. მაგალითად, დეპრესია შეიძლება განვითარდეს ტვინის გარკვეულ უბნებში სინაფსური კავშირების ზედმეტად შესუსტების გამო, რაც ართულებს სიამოვნების განცდას. სინაფსური პლასტიკურობის უკეთ გაგებამ შეიძლება ახალი, უფრო ეფექტური თერაპიების შემუშავება გამოიწვიოს.
ამასთან, კვლევის შედეგებს ხელოვნური ინტელექტის განვითარებისთვისაც აქვს მნიშვნელობა. ხელოვნური ნეირონული ქსელები, რომლებიც AI-ს საფუძვლად უდევს, ტვინის მუშაობის პრინციპებითაა შთაგონებული. თუმცა, დღევანდელი AI მოდელები იყენებენ სწავლის ერთგვაროვან წესებს, რომლებიც ბიოლოგიურად რეალისტური არაა. ახალმა კვლევამ შეიძლება შთააგონოს უფრო ეფექტური და შესრულების უკეთესი მაჩვენებლის მქონე AI მოდელების შემუშავება.
მიუხედავად მნიშვნელოვანი პროგრესისა, კვლევა აჩვენებს, რომ ჯერ კიდევ ბევრი კითხვა რჩება პასუხგაუცემელი. მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ დენდრიტების სხვადასხვა ჯგუფზე სინაფსური კავშირები სწავლის სხვადასხვა წესებს იყენებენ, მაგრამ ზუსტად რატომ ან როგორ ხდება ეს, ჯერ კიდევ უცნობია. ასევე, მაშინ როდესაც ნეირონების უნარი, ერთდროულად გამოიყენონ სწავლის მრავალი მეთოდი, ზრდის მათ შესაძლებლობას კოდირონ ინფორმაცია, მათი სხვა პოტენციური თვისებები ჯერ კიდევ გამოსაკვლევია.
სამომავლო კვლევები, სავარაუდოდ, უფრო ღრმა წარმოდგენას შექმნის იმის შესახებ, თუ როგორ სწავლობს ტვინი და რა შესაძლებლობები არსებობს ამ ცოდნის პრაქტიკული გამოყენებისთვის.
წყარო: Fastcompany
