Strategy-dependent causal relationships between large-scale cortical activity and perceptual decisions
من خلال تحليل بيانات التصوير القشري والتعطيل باستخدام علم البصريات الوراثي في الفئران التي تؤدي مهمة اتخاذ القرار، تكشف هذه الدراسة أن الديناميكيات القشرية واسعة النطاق والمساهمات المحددة للمناطق الجبهية في الخيارات الإدراكية تختلف بشكل كبير اعتمادًا على ما إذا كان الحيوان في حالة مندمجة وموجهة بالمثير أو في حالة غير مندمجة ومنحازة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
يواجه الحيوان كل يوم سؤالاً بسيطاً ولكنه حاسم: أي طريق يجب أن أسلك؟ وللإجابة على هذا، يجب عليه جمع الأدلة من العالم من حوله، ووزنها مقابل ما تعلمه، ثم اتخاذ قرار. لعقود من الزمن، افترض العلماء الذين يدرسون هذه القرارات غالباً أن الدماغ يعمل كآلة واحدة ثابتة، تعالج المعلومات بنفس الطريقة في كل مرة يتم فيها اتخاذ قرار. ولكن في الواقع، العقل أكثر سيولة بكية. فتماماً كما قد يركز الشخص أحياناً بتركيز شديد على لغز ما، بينما يعتمد في أحيان أخرى على حدس أو عادة، تنتقل الحيوانات بين استراتيجيات داخلية مختلفة لحل المشكلة نفسها. أحياناً يتبعون الأدلة بعنابة؛ وأحياناً أخرى يقعون في نمط من تفضيل جانب واحد على الآخر، بغض النظر عن القرائن. وكان السؤال الكبير هو: هل يغير الدماغ توصيلاته لدعم هذه الأنماط المختلفة من التفكير، وإذا كان الأمر كذلك، فما هي أجزاء الدماغ المسؤولة عن إبقاء الحيوان على المسار الصحيح؟
لقد شرع فريق من الباحثين في رسم هذه الخريطة الخفية لاتخاذ القرار في دماغ الفأر. وجهوا اهتمامهم إلى مهمة محددة حيث يتنقل الفئران في متاهة افتراضية على شكل حرف T. وبينما يركض الفئران للأمام، يرون سلسلة من الأبراج المرئية تظهر على الجانب الأيسر أو الأيمن من المسار. الهدف بسيط: تذكر أي جانب احتوى على المزيد من الأبراج والتوجه نحوه للحصول على مكافأة. جمع الباحثون بيانات من عشرات الفئران، وهم يراقبونهم أثناء أداء هذه المهمة عبر آلاف التجارب. ولفهم كيفية عمل الدماغ، لم يكتفوا بمراقبة الفئران فحسب؛ بل استخدموا أيضاً تقنية تسمى "علم البصريات الوراثي" (optogenetics). تسمح هذه الطريقة للعلماء بإسكات مجموعات محددة من خلايا الدماغ مؤقتاً باستخدام ومضة ضوئية، مما يؤدي فعلياً إلى إيقاف تشغيل مفتاح في الدماغ لرؤية ما يحدث عندما يتوقف ذلك الجزء عن العمل. ومن خلال الجمع بين هذه الانقطاعات القائمة على الضوء وتسجيل نشاط الدماغ، تمكن الفريق من اختبار كيفية مساهمة مناطق الدماغ المختلفة في عملية اتخاذ القرار.
كانت الخطوة الأولى هي معرفة نوع التفكير الذي كانت تقوم به الفئران في أي لحظة معينة. حلل الباحثون الخيارات التي اتخذتها الفئران عندما لم تكن تتعرض للمقاطعة بواسطة الضوء. واكتشفوا أن الفئران لم تكن تستخدم استراتيجية ثابتة واحدة فقط. بدلاً من ذلك، كانت تتنقل بين ثلاث حالات ذهنية متميزة. في الحالة الأولى، كانت الفئران منخرطة تماماً، تولي اهتماماً وثيقاً للأبراج وتترك الأدلة توجه خيارها. وفي الحالتين الأخريين، كانت الفئران غير منخرطة. في هذه اللحظات، تجاهلت الأبراج إلى حد كبير، وبدلاً من ذلك طورت عادة قوية بالالتفاف إما يساراً أو يميناً، بغض النظر عما تراه. لم تكن هذه الحالات عابرة؛ فبمجرد دخول الفأر في حالة ما، فإنه يميل للبقاء فيها لعديد من الدورات المتتالية، وأحياناً لأكثر من ثلاثين تجربة. أكد هذا الاكتشاف أن الدماغ لا يعالج البيانات فحسب، بل يتبنى أوضاع تشغيل مختلفة تستمر بمرور الوقت.
مع تحديد هذه الحالات الثلاث، سأل الباحثون عما يحدث عند إسكات أجزاء مختلفة من الدماغ. استهدفوا عشرات المواقع عبر السطح العلوي للدماغ، المعروف باسم القشرة، وراقبوا كيف تتغير خيارات الفئران. كانت النتائج مذهلة واعتمدت كلياً على الحالة الذهنية التي كان فيها الفأر. فعندما كان الفأر في الحالة المنخرطة والموجهة بالأدلة، تسبب إسكات الجزء الأمامي من الدماغ في فقدانه لتركيزه؛ حيث توقف الفأر عن الاستماع إلى الأبراج وبدأ في التخمين، وغالباً ما طور انحيازاً قوياً نحو جانب واحد. ومع ذلك، عندما كان الفأر بالفعل في حالة غير منخرطة ومنحازة، كان لإسكات الجزء الأمامي نفسه من الدماغ تأثير عكسي. لقد قلل ذلك في الواقع من ميل الفأر المسبق لتفضيل جانب معين، مما جعل الانحياز أقل حدة. أظهرت هذه النتيجة المتناقضة أن الجزء الأمامي من الدماغ يعمل كمركز تحكم ضروري للحفاظ على التركيز عندما يحاول الحيوان القيام بالشيء الصحيح، لكن إزالته يمكن أن تقلل أحياناً من قوة التشتت، حتى لو لم يعد ذلك بالضرورة إلى قدرة الحيوان الكاملة على استخدام الأدلة.
نظر الباحثون أيضاً في توقيت هذه الانقطاعات. ووجدوا أن إسكات الجزء الأمامي من الدماغ كان له أقوى تأثير عندما يحدث في وقت متأخر من التجربة، أي قبل أن يضطر الفأر للالتفاف. يشير هذا إلى أن المناطق الأمامية من الدماغ حاسمة للاحتفاظ بالقرار في الذهن وتنفيذ الخيار النهائي، خاصة عندما يحاول الحيوان أن يكون دقيقاً. في المقابل، عندما قام الباريون بإسكات الجزء الخلفي من الدماغ، كانت التأثيرات مختلفة. بدت هذه المناطق تلعب دوراً أكبر عندما يكون الحيوان في حالة منحازة وغير منخرطة، وربما تساعد في الحفاظ على تلك العادات أو معالجة تاريخ المكافآت السابقة.
ولرؤية الصورة كاملة، قام الفريق أيضاً بتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ عبر سطحه بالكامل باستخدام كاميرا واسعة المجال. وجدوا أن الجزء الأمامي من الدماغ كان أكثر نشاطاً عندما تكون الفئران في الحالة المنخرطة مقارنة بحال الانحياز. علاوة على ذلك، عندما حاولوا التنبؤ بما سيختاره الفأر بناءً على نشاط الدماغ، كانت المناطق الأمامية هي الأفضل في التنبؤ خلال الحالة المنخرطة، بينما كانت المناطق الخلفية أكثر إخباراً خلال الحالة المنحازة. أكد هذا أن الدماغ يعيد تنظيم نفسه اعتماداً على الاستراتيجية المستخدمة. فالدماغ الأمامي هو المفتاح للبقاء مركزاً واتخاذ قرار بناءً على الأدلة الحالية، بينما تتولى مناطق أخرى القيادة عندما يعود الحيوان إلى عاداته.
تشير هذه النتائج إلى أن الدماغ ليس آلة ثابتة ذات أجزاء ثابتة تقوم بوظائف ثابتة. بدلاً من ذلك، هو نظام ديناميكي يعيد تكوين اتصالاته وأنماط نشاطه اعتماداً على كيفية اقتراب الحيوان من حل مشكلة ما. يبرز الجزء الأمامي من الدماغ كمركز حيوي للحفاظ على استراتيجية منخرطة قائمة على الأدلة، حيث يعمل كحارس ضد الميل للوقوع في انحيازات بسيطة. وعندما يغيب هذا الحارس، يفقد الحيوان طريقه، ولكن من المثير للاهتمام أن إزالته يمكن أن تقلل أحياناً من شدة التشتت، وإن كان ذلك لا يعيد الحيوان بالضرورة إلى الأداء الأمثل. يوفر هذا العمل رؤية أوضح لكيفية تحول ديناميكيات الدماغ واسعة النطاق لدعم طرق مختلفة من التفكير، مما يكشف أن الطريق إلى القرار يعتمد على استراتيجية الدماغ الحالية بقدر ما يعتمد على الأدلة الموجودة أمامه.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.