اسکن‌های جدید مغزی از هوش پنهان نوزادان پرده برمی‌دارند

به گزارش «سای‌تک‌دیلی» (scitechdaily)، این پژوهش با ترکیب تصویربرداری پیشرفته مغزی و هوش مصنوعی انجام شده است تا روشن کند نوزادان چگونه جهان پیرامون خود را پردازش می‌کنند. این ابزار‌ها در کنار هم، تصویری روشن‌تر از نحوه پردازش اطلاعات در ذهن نوزادان در ماه‌های نخست زندگی و این‌که یادگیری چگونه پیش از شکل‌گیری زبان آغاز می‌شود، ارائه می‌دهند. این مطالعه که در نشریه Nature Neuroscience منتشر شده و حاصل کار پژوهشگرانی از موسسه علوم اعصاب کالج ترینیتی (TCIN) و دانشکده روان‌شناسی این دانشگاه است.

درون ذهن یک نوزاد چه می‌گذرد؟

دکتر «کلایونا اودوهرتی»، نویسنده اصلی مقاله که این پژوهش را در زمان فعالیتش در آزمایشگاه کازاک کالج ترینیتی انجام داده است، توضیح می‌دهد: «سال‌هاست والدین و دانشمندان می‌پرسند در ذهن یک نوزاد چه می‌گذرد و او هنگام نگاه کردن به جهان اطرافش واقعا چه می‌بیند. این پژوهش غنای کارکرد مغز را در سال نخست زندگی برجسته می‌کند».

او می‌افزاید: «اگرچه در دوماهگی، ارتباط نوزادان به علت نداشتن زبان و کنترل حرکتی ظریف محدود است، ذهن آنها نه تنها در حال بازنمایی ظاهر اشیاست بلکه تشخیص می‌دهد هر شی به کدام دسته تعلق دارد. این نشان می‌دهد بنیان‌های شناخت دیداری از همان ابتدا و بسیار زودتر از انتظار شکل گرفته‌اند».

اسکن مغز نوزادان در حالت بیداری

با حمایت بیمارستان‌های کومب و روتوندا در دوبلین، تیم پژوهشی FOUNDCOG، صد و سی نوزاد دوماهه را در این مطالعه وارد کرد. در جریان آزمایش، هر نوزاد به راحتی روی یک کیسه نرم دراز می‌کشید و هدفون‌های حذف‌کننده صدا به گوش داشت. آنها به مدت ۱۵ تا ۲۰ دقیقه تصاویر روشن و رنگارنگ را تماشا کردند؛ یعنی زمانی کافی برای ثبت داده‌های دقیق مغزی.

پژوهشگران با استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)، الگو‌های فعالیت مغز را هنگام مشاهده تصاویر متعلق به ۱۲ دسته دیداری آشنا ــ مانند گربه، پرنده، اردک پلاستیکی، چرخ خرید و درخت ــ اندازه‌گیری کردند.

نقش هوش مصنوعی در رمزگشایی از بینایی نوزادان

پس از گردآوری اسکن‌ها، پژوهشگران از مدل‌های هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل نحوه بازنمایی دسته‌های مختلف دیداری در مغز نوزادان استفاده کردند. آنها الگو‌های فعالیت در مسیر‌های تشخیص دیداری مغز را با الگو‌هایی که مدل‌های هوش مصنوعی تولید می‌کردند مقایسه کردند تا بهتر بفهمند نوزادان چگونه میان انواع اشیا تمایز قائل می‌شوند.

«رودری کازاک»، سرپرست تیم پژوهش و استاد علوم اعصاب شناختی در کالج ترینیتی، می‌گوید: «این مطالعه بزرگ‌ترین پژوهش طولی با استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) بر روی نوزادان بیدار است. مجموعه داده غنی حاصل از ثبت فعالیت مغزی، راهی کاملا جدید برای سنجش آنچه در مغز نوزادان در سنین بسیار پایین رخ می‌دهد، پیش روی ما می‌گذارد و همچنین ظرفیت بالقوه تصویربرداری عصبی و مدل‌های محاسباتی را به‌عنوان ابزار تشخیصی در نوزادان بسیار خردسال نشان می‌دهد».

او اضافه می‌کند: «نوزادان بسیار سریع‌تر از مدل‌های کنونی هوش مصنوعی یاد می‌گیرند و با مطالعه سازوکار این یادگیری، امیدواریم نسل تازه‌ای از مدل‌های هوش مصنوعی الهام بگیرند که کارآمدتر یاد بگیرند و در نتیجه هزینه‌های اقتصادی و زیست‌محیطی آنها کاهش یابد».

چرا این یافته‌ها اهمیت دارند؟

دکتر «آنا تروتسی»، از دانشگاه کوئینز بلفاست و از نویسندگان مقاله، بر جدید بودن این رویکرد تاکید می‌کند: «تا همین اواخر، نمی‌توانستیم به طور قابل‌اعتماد اندازه‌گیری کنیم که نواحی مشخصی از مغز نوزاد چگونه اطلاعات دیداری را تفسیر می‌کنند. ترکیب هوش مصنوعی و تصویربرداری عصبی، بینشی منحصر‌به‌فرد فراهم کرده که به ما کمک می‌کند بسیار بهتر بفهمیم نوزادان در سال نخست زندگی چگونه یاد می‌گیرند».

او می‌افزاید: «سال اول زندگی دوره‌ای از رشد سریع و پیچیده مغز است. این مطالعه دانشی پایه‌ای فراهم می‌کند که می‌تواند آموزش سال‌های آغازین زندگی، حمایت‌های بالینی برای اختلالات عصبی‌رشدی و رویکرد‌های زیست‌پایه‌تر در هوش مصنوعی را هدایت کند».

پروفسور «الینور مولوی»، پزشک سازمان سلامت کودکان ایرلند و از نویسندگان مقاله، نیز بر اهمیت موفقیت این پژوهش در ثبت اسکن مغزی در حالت بیداری تأکید می‌کند: «نیاز فوری به درک بهتر این‌که اختلالات عصبی‌رشدی چگونه رشد اولیه مغز را تغییر می‌دهند وجود دارد و fMRI در حالت بیداری ظرفیت قابل‌توجهی برای پاسخ به این نیاز دارد».