نحن نعرف الكثير ، ولكن ليس بما فيه الكفاية ، حول كيفية تناسب جميع التروس معا. بيوشجيري ريفاجار, CC BY-NC-ND

القرارات تمتد على نطاق واسع من التعقيد. هناك حقا بسيطة: هل أريد تفاحة أو قطعة من الكعكة مع غداء بلدي؟ ثم هناك الكثير منها أكثر تعقيدا: أي سيارة يجب أن أشتريها ، أو أي مهنة يجب أن أختارها؟

لقد حدد علماء الأعصاب مثلي بعض الأجزاء الفردية من الدماغ التي تسهم في اتخاذ مثل هذه القرارات. مناطق مختلفة أصوات العملية, مشاهد أو ذات الصلة علم مسبق. لكن فهم كيفية عمل هؤلاء الأفراد معًا كفريق واحد لا يزال يمثل تحديًا ، ليس فقط في فهم عملية صنع القرار ، ولكن أيضًا في مجال علم الأعصاب بأكمله.

جزء من السبب هو أنه حتى الآن ، يعمل علم الأعصاب في نموذج بحث علمي تقليدي: تعمل المختبرات الفردية بمفردها ، وعادة ما تركز على واحد أو عدد قليل من مناطق الدماغ. وهذا يجعل من الصعب على أي باحث أن يفسر البيانات التي يجمعها مختبر آخر ، لأن لدينا جميعًا اختلافات طفيفة في كيفية إجراء التجارب.

قام علماء الأعصاب الذين يدرسون عملية صنع القرار بإعداد جميع أنواع الألعاب المختلفة للحيوانات للعب ، على سبيل المثال ، ونقوم بجمع البيانات حول ما يحدث في الدماغ عندما يتحرك الحيوان. عندما يكون لدى كل شخص عملية إعداد ومنهجية تجريبية مختلفة ، لا يمكننا تحديد ما إذا كانت النتائج من مختبر آخر هي فكرة عن شيء مثير للاهتمام يحدث بالفعل في الدماغ أو مجرد نتيجة ثانوية للاختلافات في المعدات.

مبادرة BRAINبدأت إدارة أوباما في 2013 في تشجيع نوع التعاون الذي يحتاجه علم الأعصاب. أنا فقط أعتقد أنه لم يذهب بعيدا بما فيه الكفاية. لذلك شاركت في تأسيس مشروع يسمى مختبر الدماغ الدولي - مختبر عملاق افتراضي يتكون من العديد من المختبرات في مختلف المؤسسات - لإثبات أن المثل القائل "بمفردنا نذهب بسرعة ، معًا نذهب بعيدًا" ينطبق على علم الأعصاب. السؤال الأول الذي يركز عليه التعاون يركز على اتخاذ القرار من قبل الدماغ.

فريق قرار الدماغ

كشفت مختبرات علم الأعصاب الفردية الكثير عن كيفية مساهمة مناطق معينة في الدماغ في صنع القرار.

لنفترض أنك تختار بين تفاحة أو قطعة من الكعكة لتتناولها مع الغداء. أولا ، عليك أن تعرف أن التفاح والكعكة هما الخياران. يتطلب ذلك إجراءً من مناطق الدماغ التي تعالج المعلومات الحسية - ترى عيناك بشرة التفاح الحمراء الزاهية ، بينما يأخذ أنفك رائحة الكريمة الحلوة.

هذه المناطق الحسية ترتبط في كثير من الأحيان بما نسميه مناطق الارتباط. يعتقد الباحثون تقليديا أنهم يلعبون دورا في وضع قطع مختلفة من المعلومات سويا. من خلال جمع المعلومات من العينين ، والآذان ، وما إلى ذلك ، قد تعطي مناطق الارتباط أكثر تماسكًا ، عرض صورة كبيرة لما يحدث في العالم.

ولماذا اختيار إجراء واحد على آخر؟ هذا سؤال للدماغ دائرة المكافآتوهو أمر حاسم في يزن قيمة الخيارات المختلفة. أنت تعرف أن الكعكة ستذوق طعمًا لذيذًا الآن ، ولكن قد تندم على ذلك عندما تتوجه إلى صالة الألعاب الرياضية في وقت لاحق.

ثم ، هناك القشرة الأمامية ، التي يعتقد أنها تلعب دور في السيطرة على العمل التطوعي. تشير الأبحاث إلى أنها تشارك في الالتزام بإجراء معين بمجرد وصول معلومات واردة كافية. إنه الجزء من الدماغ الذي قد يخبرك برائحة الكعكة جيداً لدرجة أنها تستحق كل السعرات الحرارية.

يمكن أن يساعد فهم كيفية عمل مناطق الدماغ المختلفة معًا في اتخاذ القرارات في فهم ما يحدث في أدمغة مريضة. المرضى الذين يعانون من اضطرابات مثل التوحد ، انفصام الشخصية ومرض باركنسون غالبًا ما يستخدمون المعلومات الحسية بطريقة غير معتادة ، خاصة إذا كانت معقدة وغير مؤكدة. قد تساعد الأبحاث حول اتخاذ القرار أيضًا في علاج المرضى الذين يعانون من اضطرابات أخرى ، مثل تعاطي المخدرات والإدمان. في الواقع، الإدمان ربما يكون مثالا رئيسيا كيف يمكن أن يكون اتخاذ القرار خاطئًا للغاية.

انتشر مختبر تعاوني حول العالم

الآن ، يأخذ علماء الأعصاب الكثير من اللقطات القريبة لما يحدث في مناطق معينة من الدماغ عندما يتخذ قرارًا. لكنهم لا ينسقون مع بعضهم البعض كثيرًا ، لذا لا تتناسب هذه القطع المقربة معًا لتعطينا صورة كبيرة عن صنع القرار الذي نحتاجه.

لهذا السبب انضم فريق منّا لتشكيل مختبر الدماغ الدولي. بدعم من المرفق الدولي لتنسيق المعلوماتية العصبية ، و Wellcome Trust ، ومؤسسة Simons Foundation (وهي أيضًا ممول في The Conversation US) ، فإننا نهدف إلى إنشاء هذه الصورة الكبيرة من خلال تصميم تجربة واحدة واسعة النطاق تستخدم نفس المنهج في دراسة العديد من مناطق الدماغ المختلفة. ولأن الدماغ معقد للغاية ، فنحن بحاجة إلى خبرات العديد من المختبرات المختلفة التي يتخصص كل منها في مناطق معينة من الدماغ. لكننا نحتاجهم للتنسيق واستخدام نفس النهج حتى نتمكن من وضع كل صورهم المختلفة معًا.

إننا نجتمع بين فريق من علماء 21 الذين سيعملون عن كثب لفهم كيفية عمل مليارات الخلايا العصبية معًا في دماغ واحد لاتخاذ القرارات. حوالي 12 مختبرا مختلفا سوف يقوم كل جزء في تجربة واحدة كبيرة عن طريق قياس نشاط الخلايا العصبية في الحيوانات التي تشارك في نفس اللعبة بالضبط. سيقوم أعضاء فريقنا بتسجيل النشاط من مئات الخلايا العصبية في دماغ كل حيوان. سنجمع عشرات الآلاف من التسجيلات العصبية التي يمكننا تحليلها معًا.

يبقيه بسيط

في قرارات العالم الواقعي ، أنت تجمع بين الكثير من المعلومات المختلفة - إشاراتك الحسية ومعرفتك الداخلية حول ما هو مجزي وما هو محفوف بالمخاطر. لكن تنفيذ ذلك في سياق المختبر صعب للغاية.

نحن نأمل في إعادة إنشاء تجربة البحث عن الطعام الطبيعية للفأرة. في الحياة الواقعية ، هناك العديد من المسارات المختلفة التي يمكن أن يأخذها الحيوان أثناء تنقله حول العالم بحثًا عن شيء يأكله. إنها تريد أن تجد الطعام ، لأن الطعام مجز. وهي تستخدم إشارات حسية واردة ، مثل ، "أوه ، أرى لعبة الكريكيت هناك!" ربما يجمع الحيوان ذلك مع ذكرى مكافأة ، مثل ، "أعرف أن هذه المنطقة بها شجيرات التوت الخصبة ، أتذكر ذلك من أمس ، لذلك أنا "سأذهب إلى هناك." أو "أعرف أنه كان هناك قطة في المرة الأخيرة ، لذلك من الأفضل أن أتجنب تلك المنطقة."

في التمريرة الأولى ، لا يبدو الإعداد الذي نستخدمه لمختبر الدماغ الدولي طبيعياً على الإطلاق. يحتوي الماوس على جهاز صغير يستخدمه للإبلاغ عن القرارات - إنه في الواقع عجلة من مجموعة Lego. على سبيل المثال ، قد يتعلم أنه عندما يرى صورة لشبكة عمودية ويدير العجلة حتى تتمركز الصورة ، فإنه يحصل على مكافأة. إذا كنت تفكر في ما هو البحث عن الطعام - استكشاف البيئة ، ومحاولة العثور على المكافآت ، والاستفادة من الإشارات الحسية والمعرفة السابقة - فإن هذا العجلة البسيطة من Lego تعكس جوهرها.

كان علينا حقا أن نفكر في المقايضة بين وجود سلوك معقد بما فيه الكفاية ليعطينا نظرة ثاقبة على الحسابات العصبية المثيرة للاهتمام ، والتي كانت بسيطة بما فيه الكفاية بحيث يمكن تنفيذها بنفس الطريقة في العديد من المختبرات التجريبية المختلفة. التوازن الذي صممنا كان مهمة صنع القرار التي تبدأ بسيطة وتزداد تعقيدًا كلما حقق الحيوان الفردي مراحل مختلفة من التدريب.

حتى في أبسط وأقدم مرحلة نراها ، حيث تقوم الحيوانات فقط بحركات تطوعية ، فهم يقررون متى يقومون بحركة لحصد المكافأة. أنا متأكد من أننا يمكن أن نذهب إلى أبعد من ذلك ، ولكن حتى لو كان ذلك بقدر ما نحصل عليه ، فإن وجود قياسات عصبية من جميع أنحاء الدماغ خلال سلوك بسيط مثل هذا سيكون مثيرا للاهتمام. نحن لا نعرف كيف يحدث في الدماغ أن تقرر متى لاتخاذ إجراء معين وكيفية تنفيذ هذا الإجراء. إن وجود قياسات عصبية من جميع أنحاء الدماغ لما حدث قبل أن يقرر الحيوان بشكل عفوي الذهاب والحصول على مكافأة ، سيكون خطوة كبيرة إلى الأمام.

عن المؤلف

آن تشيرشلاند ، أستاذ مشارك في علم الأعصاب ، مختبر كولد سبرينج هاربور

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon