• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Proces decyzyjny kształtuje się przez uczenie - wskazują wyniki badań

    15.05.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Brytyjscy naukowcy rzucili więcej światła na mechanizmy neuronalne leżące u podstaw tego, w jaki sposób proces decyzyjny jest kształtowany przez uczenie. Za pomocą badania czynnościowego rezonansu magnetycznego (fMRI) byli w stanie zidentyfikować, które obszary mózgu były zaangażowane w zmiany w procesach decyzyjnych spowodowane uczeniem się. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Neuron.

    Wybory dokonywane każdego dnia, takie jak rozpoznanie twarzy znajomego w tłumie, zależą od mózgu podejmującego decyzje w stale zmieniającym się środowisku. Wybór najlepszego planu działania to złożony proces, gdyż mózg opiera się na informacjach, które są często niepewne. Podczas gdy badania teoretyczne wykazały, że uczenie się pomaga naczelnym w podejmowaniu decyzji, mechanizmy łączące uczenie się z elastycznym podejmowaniem decyzji nie zostały dobrze poznane.

    W ramach ostatnich badań naukowcy z Uniwersytetu Birmingham poprosili ośmiu badanych o przydzielenie "szklanych" wzorów (białe kropki na czarnym tle) do jednej z dwóch kategorii: promieniste lub koncentryczne. Wraz ze zmieniającym się kątem rozstawienia kropek określenie różnicy między dwiema kategoriami wymagało coraz większego zastanowienia się.

    W dwóch pierwszych doświadczeniach badani zostali poinstruowani w taki sposób, że w dwóch różnych sesjach stosowali różne kryteria wyboru, w związku z czym wzór należący do tej samej kategorii według jednego zestawu zasad, mógł należeć do innej kategorii przy zastosowaniu drugiego zestawu. W drugim doświadczeniu, ich wybory poddano ocenie przed i po otrzymaniu instrukcji.

    W obydwu doświadczeniach naukowcy byli w stanie zmienić sposób zaszeregowania materiałów przez badanych poprzez uczenie. Dzięki fMRI mogli zaobserwować, które obszary mózgu były zaangażowane w te działania.

    "Odkryliśmy, że uczenie się na podstawie minionych doświadczeń de facto przebudowuje połączenia w naszym mózgu, dzięki czemu możemy zaszeregować rzeczy, na które patrzymy i odpowiednio na nie reagować w dowolnym kontekście" - powiedziała dr Zoe Kourtzi, kierownik projektu.

    "Wykazaliśmy, że proces uczenia się nie polega jedynie na nauczeniu się budowy świata fizycznego, ponieważ kiedy patrzę na coś, to nie przerzucam jedynie "fotek" w swojej głowie, próbując dopasować do siebie obrazy. W rzeczywistości obszary naszego mózgu przechodzą szkolenie w zakresie zasad determinujących sposób interpretowania informacji sensorycznych" - wyjaśniła.

    Naukowcy obserwowali aktywność w czołowych pętlach mózgu (obszary brzuszne przedruchowe oraz przedruchowe), której spodziewano się tam, gdyż stwierdzono już wcześniej, że te obszary są zaangażowane w procesy decyzyjne. Aktywność w tym obszarze odzwierciedlała wybór badanych w pojedynczych próbach oraz zmiany decyzji zaszeregowujących wynikające z uczenia się. Niemniej z zaskoczeniem stwierdzili, iż zmiany te pojawiły się wyraźnie także i w wyższych obszarach potyliczno-skroniowych mózgu, o których wiadomo, że biorą udział w przedstawianiu form wizualnych.

    "Elastyczny model uczenia umożliwił nam przeprowadzenie testów pod kątem zmian związanych z podobieństwem raczej postrzeganym niż fizycznym między wzorami wizualnymi" - wyjaśniła dr Kourtzi. "Wykorzystanie obrazowania mózgu wraz z technikami matematycznymi umożliwiło nam pozyskanie istotnych informacji na temat sygnałów mózgowych odzwierciedlających wybór dokonywany przez badanego.

    Zdaniem dr Janet Allen, dyrektora ds. badań naukowych w brytyjskiej Radzie Badań Biologicznych i Biotechnologicznych: "Musimy najpierw zrozumieć, w jaki sposób funkcjonuje zdrowy mózg, zanim będziemy w stanie stwierdzić, co nie działa w mózgu osoby dotkniętej chorobą. Te badania pokazują również, że złożony mózg człowieka wytworzył niewiarygodnie sprawny mechanizm podejmowania prawidłowych decyzji, które prowadzą do udanych działań dnia codziennego - coś co z pewnością stanowiło znaczącą przewagę ewolucyjną."

    "Pokazaliśmy, że doskonalimy się nie tylko na przykład w rozpoznawaniu znajomych twarzy w tłumie. Nasze wyniki pokazują, że wcześniejsze doświadczenia mogą szkolić pętle w naszym mózgu w zakresie rozpoznawania postrzeganych kategorii, a nie tylko podobieństwa fizycznego między wzorami wizualnymi" - powiedziała dr Kourtzi.

    "Na podstawie uzyskanych wyników, wnioskujemy, że informacja nabyta na temat kategorii jest przechowywana w pętlach w tylnych obszarach mózgu. Stamtąd, jak sądzimy, jest przekazywana do pętli w czołowych obszarach, które przekładają tę informację na elastyczne decyzje i odpowiednie działania w zależności od wymogów i kontekstu zadania."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Neuron:
    http://www.cell.com/neuron

    Uniwersytet Birmingham:
    http://www.bham.ac.uk/

    Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych:
    http://www.bbsrc.ac.uk/

    Źródło danych: Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych; Neuron
    Referencje dokumentu: Li S., Mayhew S.D., i Kourtzi Z. (2009) Learning shapes the representation of behavioral choice in the human brain. Neuron 62:441-52. DOI: 10.1016/j.neuron.2009.03.016.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Implant mózgowy (ang. brain implant) - urządzenie techniczne łączące się bezpośrednio z mózgiem ludzkim lub zwierzęcym zwykle umieszczone na powierzchni mózgu lub podłączone do kory mózgowej (implantowane elektrody domózgowe). Obecnie badania neurobiologów i inżynierów biomedycznych koncentrują się na zbudowaniu takich implantów mózgowych, które byłyby zdolne zastąpić obszary mózgu uszkodzone po udarze lub urazie mózgowym. Obejmuje to także zastąpienie czynności uszkodzonych układów czuciowych, np. wzrokowego (proteza wzroku). Inne implanty mózgowe są wykorzystywane w doświadczeniach na zwierzętach w celu bezpośredniej rejestracji czynności elektrycznej mózgu dla celów naukowych. Niektóre implanty mózgowe umożliwiają stworzenie interfejsu pomiędzy układem nerwowym i układem scalonym komputera, co jest częścią szerszych badań nad interfejsami mózg-komputer. Encefalizacja (gr. enképhalos – mózg), cerebralizacja, cerebryzacja (łac. cerebrum – mózg) – ewolucyjny proces, który prowadzi do przejmowania funkcji niższych ośrodków nerwowych przez ośrodki wyższe. Polega na koncentracji neuronów w przedniej, głowowej części ciała zwierzęcia i jest związany z wykształceniem się głowy (cefalizacja) i powstaniem mózgu. W antropologii znaczenie terminu cerebryzacja zawężane jest do ewolucyjnego wzrostu rozmiarów mózgu u naczelnych. Głęboka stymulacja mózgu (ang. deep brain stimulation - DBS) – chirurgiczna metoda leczenia, polegająca na implantacji urządzenia zwanego rozrusznikiem mózgu, które wysyła impulsy elektryczne do określonej części mózgu.

    Hipnopedia - uczenie się w czasie snu; sposób uczenia się oparty na założeniu, że w początkowej fazie snu mózg ludzki jest w stanie odbierać sygnały i magazynować werbalne informacje, które z kolei w ciągu dnia mogą być przedmiotem ponownego uczenia się i szybszego utrwalania. Nocne "lekcje" eksponuje się wiec w okresie od zaśnięcia do zapadnięcia w głęboki sen i przed obudzeniem się, tj.: w okresach "płytkiego" snu. Badania nad hipnopedią znajdują się dopiero w stadium pocztowym. Projekt poznania ludzkiego cognomu (ang. Human Cognome Project) – zespół projektów badawczych mających na celu rozszyfrowanie działania ludzkiego mózgu. Nazwa cognom bierze się od łacińskiego cogito (myślę) i nawiązuje do nazwy genom. Cognom oznacza zespół cech określających sposób myślenia człowieka. Podstawowym założeniem projektu jest próba zrozumienia mózgu ludzkiego jako bardzo skomplikowanej maszyny. Naukowcy chcą odszyfrować sposób działania naszego umysłu podobnie, jak to się udało w Projekcie poznania ludzkiego genomu.

    Implantowane elektrody domózgowe są wszczepiane do mózgu w celu połączenia z odpowiednim urządzeniem elektronicznym. Mogą one rejestrować potencjały elektryczne mózgu lub stymulować neurony impulsami elektrycznymi pochodzącymi ze źródła zewnętrznego. Neurolingwistyka - nauka badająca mechanizmy nerwowe w obrębie ludzkiego mózgu, które kontrolują rozumienie i tworzenie wypowiedzi, a także akwizycję języka. Ze względu na swój multidyscyplinarny charakter, neurolingwistyka czerpie metodologię i teorię z wielu innych dziedzin nauki takich jak: neurobiologia (neuronauka), językoznawstwo, kognitywistyka, neuropsychologia czy informatyka. Duża część analiz neurolingwistycznych bazuje na psycholingwistyce i językoznawstwie ogólnym i skupia się na badaniu tego, w jaki sposób mózg jest w stanie przeprowadzać procesy, które zdaniem psycholingwistów i językoznawców ogólnych, są niezbędne do tworzenia i rozumienia wypowiedzi. Neurolingwiści badają fizjologiczne mechanizmy, za pomocą których mózg przetwarza informacje związane z językiem, a także teorie językoznawcze i psycholingwistyczne, wykorzystując afazjologię, neuroobrazowanie, elektrofizjologię, a także symulacje komputerowe.

    Neurolingwistyka - nauka badająca mechanizmy nerwowe w obrębie ludzkiego mózgu, które kontrolują rozumienie i tworzenie wypowiedzi, a także akwizycję języka. Ze względu na swój multidyscyplinarny charakter, neurolingwistyka czerpie metodologię i teorię z wielu innych dziedzin nauki takich jak: neuronauka, językoznawstwo, kognitywistyka, neurobiologia, neuropsychologia, czy informatyka. Duża część analiz neurolingwistycznych bazuje na psycholingwistyce i językoznawstwie ogólnym, i skupia się na badaniu tego, w jaki sposób mózg jest w stanie przeprowadzać procesy, które zdaniem psycholingwistów i językoznawców ogólnych, są niezbędne do tworzenia i rozumienia wypowiedzi. Neurolingwiści badają fizjologiczne mechanizmy, za pomocą których mózg przetwarza informacje związane z językiem, a także teorie językoznawcze i psycholingwistyczne, wykorzystując afazjologię, neuroobrazowanie, elektrofizjologię, a także symulacje komputerowe. Wstrząśnienie mózgu – zaburzenie czynności pnia mózgu, będące wynikiem urazu lub zniesienia czynności komórek zwojowych mózgu bez znaczących zmian anatomicznych.

    Mózg Alberta Einsteina został po śmierci uczonego zachowany do badań naukowych, których wyniki budziły duże zainteresowanie ze względu na powszechną opinię o geniuszu Einsteina. W latach 1985–2009 powstało kilka prac omawiających różne aspekty anatomiczne i histologiczne mózgu Alberta Einsteina. Okoliczności uzyskania zgody na pobranie mózgu uczonego wciąż są niejasne i budzą kontrowersje, tak samo jak wątpliwe etycznie zawłaszczenie narządu przez patologa Thomasa Stoltza Harveya.

    U kręgowców, neurony czuciowe to neurony, które wychodzą swoimi wypustkami z włókien mięśniowych i tworzą synapsy z rdzeniem kręgowym lub pniem mózgu. W łuku odruchowym bodźce są przekazywane neuronami czuciowymi do neuronów pośredniczących, skąd odpowiedź na nie jest przesyłana neuronem motorycznym do mięśnia.

    Kora mózgu - struktura mózgu, w części kresomózgowia, zbudowana z istoty szarej, którą stanowią komórki neuronów. Jest największą częścią płaszcza, pokrywa obydwie półkule kresomózgowia. Tworzy ją około 10 mld komórek nerwowych ułożonych w sześciu warstwach o różnej grubości. Dominują w niej komórki piramidalne (najbardziej charakterystyczne dla kory), gwiaździste (głównie w czwartej warstwie) oraz wrzecionowate (w najgłębszej warstwie kory). Kora mózgu osiąga grubość do 4,5 mm. Jest bardzo silnie pofałdowana, dzięki czemu przy mniejszej objętości posiada większą powierzchnię czynną - 2 500 cm u człowieka , co odpowiada powierzchni kuli o średnicy 28 cm. Emergencja (łac. emergo – wynurzam się) – powstawanie jakościowo nowych form i zachowań z oddziaływania między prostszymi elementami. Przykładem takiego zjawiska jest proces myślenia, powstający z interakcji pomiędzy wieloma neuronami w ludzkim mózgu (choć żaden neuron nie jest sam z siebie zdolny do myślenia).

    Test Kategorii - test ten jest najważniejszym składnikiem Baterii Testowej Halsteada-Reitana. Składa się z 208 rysunków, które pokazuje się badanemu. Rysunki te są pogrupowane w siedem serii. Przed badanym umieszcza się cztery przyciski. Zadaniem badanego jest dobranie i naciśnięcie jednego z czterech, właściwego bodźcowi przycisku. Prawidłowe wykonanie tego testu wymaga odgadnięcia lub wykrycia na podstawie prób i błędów zmiennych reguł stanowiących rozwiązanie poszczególnych serii. W czasie danej ekspozycji wolno nacis­nąć tylko jeden z przycisków. Wynik testowy stanowi suma błędnych odpowiedzi. Przekroczenie określonej ilości odpowiedzi błędnych odpowiedzi wskazuje na organiczne uszkodzenie mózgu, w tym głównie na uszkodzenie płatów czołowych mózgu ludzkiego. Nuroobrazowanie – metody umożliwiające obrazowanie struktury i funkcji mózgu. Metody neuroobrazowania pozwalają na obserwację czynności mózgu podczas przeprowadzania wybranych procesów, np. odliczania co 3, zapamiętywania twarzy, poruszania palcem wskazującym, czytania słów, itd. Neuroobrazowanie umożliwia lokalizację obszarów funkcjonalnych mózgu, odpowiednich dla danych procesów. Istotną sprawą jest to, aby w eksperymencie z wykorzystaniem neuroobrazownia dobrać odpowiednio warunek kontrolny dla wybranego warunku eksperymentalnego (zadania wykonywanego przez osobę badaną). Do badań tego typu można stosować funkcjonalny magnetyczny rezonans jądrowy.

    PACI (ang. partial anterior circulation infarct) – częściowy zawał mózgu obejmujący zakres unaczynienia tętnicy przedniej lub środkowej mózgu. Jest to rodzaj zawału mózgu związany z częściową niedrożnością jednej z tętnic krążenia przedniego mózgu (obejmującego tętnicę środkową i tętnicę przednią). Neuroplastyczność (plastyczność mózgu) – zdolność tkanki nerwowej do tworzenia nowych połączeń mających na celu zreorganizowania się, adaptacji, zmienności, samonaprawy, uczenia się i pamięci. Jest to powszechna cecha neuronów, występująca na wszystkich piętrach układu nerwowego.

    Namiot móżdżku (łac. tentorium cerebelli) – wypustka opony twardej mózgu oddzielająca częściowo tylny dół czaszki od pozostałej części jamy czaszki. Powstaje w ten sposób przestrzeń nadnamiotowa (zawierająca mózg) i podnamiotowa (zawierająca móżdżek i większą część pnia mózgu). Pień mózgu przechodzi przez wcięcie namiotu – połączenie pomiędzy przestrzenią nad- i podnamiotową.

    Dodano: 15.05.2009. 15:11  


    Najnowsze