كل يوم نتخذ آلاف القرارات في ظل ظروف عدم اليقين. في معظم الأحيان نتصرف بشكل عشوائي، ولكن في بعض الأحيان نتعلم من التجربة. عندما تضعف قدرة الدماغ على تقييم السياق أو تفسير المعلومات بشكل صحيح، يمكن أن تنحرف الأفكار والسلوك. ويتجلى هذا في الاضطرابات العقلية المختلفة - من اضطراب نقص الانتباه وفرط الحركة إلى الفصام.

"إن عدم اليقين هو طبيعة الدماغ. تخيل أن الخلايا العصبية تصوت: بعضها متفائل، والبعض الآخر متشائم. حلولك هي المتوسط ​​الحسابي.

يوضح مايكل هالاسا، أستاذ علم الأحياء العصبي: "عندما يختل التوازن، يمكن للدماغ أن يولي أهمية كبيرة للأحداث العشوائية أو يصبح عالقًا في أنماط سلوكية جامدة".

لقد أنشأ العلماء نموذجًا روابط CogLinks، والذي يحاكي كيفية عمل الدماغ عند حل المشكلات المعرفية. فهو يجمع بين بيانات الخلايا الحيوانية وتصوير الدماغ البشري والملاحظات السلوكية للمساعدة في فهم كيفية اتخاذ الشبكات العصبية للقرارات والتكيف مع المعلومات الجديدة.

كيف يتكيف الدماغ مع القواعد الجديدة

عندما أضعف الباحثون الاتصال الافتراضي بين قشرة الفص الجبهي والمهاد الظهري المتوسط، تحول نموذج CogLinks إلى التعلم المعتاد الأبطأ. وأظهر هذا أن التفاعلات بين هذه المجالات أمر بالغ الأهمية للتفكير المرن. يتم نشر النتائج في اتصالات الطبيعة.

ولتأكيد النتائج، أجرى الفريق تجربة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي حيث لعب المتطوعون لعبة ذات قواعد متغيرة بشكل غير متوقع. وكما تنبأ النموذج، فإن قشرة الفص الجبهي تتحكم في التخطيط، ويتحكم الجسم المخطط في العادات، ويتم تنشيط المهاد الظهري المتوسط ​​عندما يلاحظ اللاعبون تغير القاعدة وتغيير الإستراتيجية.

يوضح مايكل هالاسا: "يتحدث الدماغ لغة الخلايا العصبية الفردية، ويسجل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي النبضات الحالية وليس الخلوية. وتساعد CogLinks على سد هذه الفجوة. ويعمل المهاد الوسطي الظهري كمفتاح بين التعلم المرن والتعلم المعتاد، مما يساعد الدماغ على التبديل بناءً على السياق".

مخ تصرفات "غير منطقية"عندما يختل التوازن بين نظامي التعلم الرئيسيين:

• مرنمما يساعد على التكيف مع الظروف الجديدة؛

• و مألوفمما يوفر الجهد من خلال الاعتماد على أنماط سلوكية تم تعلمها بالفعل.

يلعب دورًا رئيسيًا في التبديل بين هذه الأنظمة المهاد الظهري المتوسط - منطقة عميقة في الدماغ تربط بين قشرة الفص الجبهي (مركز التخطيط) والجسم المخطط (مركز العادة).

عندما يضعف هذا الاتصال – كما هو الحال في تجربة CogLinks – يفقد الدماغ قدرته على التكيف بسرعة. ويبدأ بالتصرف وفق الأنماط القديمة، حتى لو تغير الوضع. هذا هو بالضبط ما يبدو عليه غير منطقي أو سلوك غير عقلاني.

الطب النفسي للمستقبل

ويأمل الباحثون أن تصبح CogLinks أساسًا لـ "الطب النفسي الخوارزمي"، حيث تشرح نماذج الكمبيوتر كيف تؤدي التغيرات في الدوائر العصبية إلى اضطرابات عقلية وتساعد في تحديد العلامات البيولوجية لتحسين العلاج.

"أحد الأسئلة الرئيسية في الطب النفسي هو كيفية ربط الجينات بالأعراض المعرفية. العديد من الطفرات المرتبطة بالفصام تؤثر على المستقبلات الكيميائية في جميع أنحاء الدماغ. وقال مين برابيبا وانغ، طالب دكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومؤلف مشارك في الدراسة: "ستساعدنا CogLinks على فهم كيفية تأثير هذه التغييرات على تنظيم المعلومات ومرونة التفكير".

إمكانات CogLinks

يسمح لنا النموذج بدراسة ليس فقط التعلم الطبيعي، ولكن أيضًا دراسة الأعطال في الدماغ. على سبيل المثال، في مرض الفصام، قد يبالغ الدماغ في التركيز على الأحداث العشوائية، وفي اضطراب الوسواس القهري، قد يصبح الدماغ عالقًا في أنماط متكررة. تُظهر CogLinks الشبكات العصبية المعنية، وكيفية تفاعلها، وما يحدث عندما تضعف الاتصالات.

ويختتم هالاسا كلامه قائلاً: "إن الأمر يشبه جهاز محاكاة طيران للدماغ: يمكننا أن نشاهد كيف يتعامل "الطيارون الافتراضيون" مع الظروف المتغيرة ونرى أين ينحرفون عن المسار".