شناخت ویژگی‌های شناختی مغز و کارکردهای عصبی یکی از دغدغه‌های پژوهشگران و فناوران این حوزه بوده است. پژوهش‌های فناورانه مختلفی با حمایت ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، زمینه را برای توسعه این فناوری فراهم کرده است که نتایج کارآمدی را به دنبال داشته‌اند.

در تازه‌ترین طرح حمایتی این ستاد از یک پژوهش مشخص شد نوسانات مغزی که به واسطه فعالیت همزمان سلول‌های عصبی به وجود می آیند، می‌توانند امکان ایجاد الگوهای مختلف ارتباطی را با وجود ساختار ثابت فراهم کنند.

براساس یافته های این طرح تحقیقاتی تحت عنوان بررسی تاثیر پارامترهای سلول های عصبی و اتصالات سیناپسی برهمزمانی در شبکه های عصبی و ریتم های مغزی، شبکه و ارتباطات ساختاری مغز تقریبا ثابت هستند و این تغییرات آنی درشبکه­های کارکردی و مسیرهای تبادل اطلاعات به مغز این امکان را می دهد که از ساختار ثابت درکارکردهای متفاوتی بهره بگیرد.

این پژوهش می‌تواند راه را برای توسعه فناوری‌ تجهیزات ارتباطی میان ماشین و مغز و طراحی ابزارهای هوشمند پردازش اطلاعات به کمک محاسبه در مغز موجودات زنده هموار کند.

شناخت کارکردهای ارتباطی مغز

علیرضا ولی زاده مجری این طرح پژوهشی و فناورانه می‌گوید: توانایی مغز در تشخیص ارتباط چهره و صدای فرد یا رایحه گل و تصویر آن نتیجه تبادل اطلاعات بین نواحی بینایی و شنوایی و یا بینایی و بویایی است و مغز انسان و سایر موجودات زنده از مجموعه ای از نواحی با کارکردهای تخصص یافته تشکیل شده است که هر یک از نواحی، پردازش قسمتی از اطلاعات را برعهده دارند.

به گفته این پژوهشگر علوم و فناوری‌های شناختی، لازمه کارکرد درست یک سیستم پردازش توزیع شده و موازی تجمیع اطلاعاتی است که توسط اجزای مختلف پردازش می شوند. بسیاری از کارکردهای سیستم عصبی مانند شناخت و ادراک ورودی های حسی و کنش ها و کنترل حرکت مبتنی بر برهمکنش موثر و تبادل اطلاعات بین این نواحی تخصیص یافته است.

وی با بیان این‌که یکی دیگر از ویژگی منحصر به فرد سیستم عصبی آن است که مسیرهای تبادل و تجمیع اطلاعات بسته به کارکرد مغز و احتمالا در پاسخ به تغییرات دائمی محیط اطراف تغییر می کنند، گفت: اطلاعات بینایی، شنوایی  یا بویایی در قسمت ­های مشخصی از مغز پردازش می شوند و ویژگی‌های مختلف یک تصویر در میدان بینایی از جمله مکان جسم و یا رنگ و شکل آن نیز در مجموعه­ ها و مسیرهای متفاوتی به صورت موازی پردازش می شوند.

به گفته ولی‌زاده، این­گونه پردازش توزیع شده و موازی، یکی از وجوه برتری سیستم های عصبی موجودات زنده بر رایانه ­های ساخت انسان است.

این پژوهشگر می افزاید: مطالعه اخیر صورت گرفته در مغز نشان می دهد که چگونه تاخیر و تفاوت بسامد نوسان دو ناحیه می توانند جهت و میزان تبادل اطلاعات بین دو جمعیت نورونی را کنترل کنند.

شناخت نوسانات مغزی و الگوهای ارتباطی

انتقال پیام ها از یک ناحیه به ناحیه دیگر در مغز با سرعتی از مرتبه میلی متر بر میلی ثانیه و بعضا با تاخیری در حدود چند میلی ثانیه تا چند ده میلی ثانیه، بسته به فاصله دو ناحیه انجام می شود و روشن است که این تاخیر زمان رسیدن پیام ها به ناحیه هدف و در نتیجه پاسخ آن ناحیه را تعیین می کنند.

ولی زاده با بیان این نکته ادامه می‌دهد: نوسانات مغزی پایدار نیستند و دامنه و بسامد آنها در نواحی و زمان های مختلف، متفاوت است. این تفاوت در بسامد، تفاوت فاز نوسان دو ناحیه را تعیین می کند که به همراه تاخیر تعیین کننده ارتباط موثر بین دو ناحیه خواهد بود.

پژوهشگر علوم و فناوری‌های شناختی با اشاره به این‌که در این پژوهش از پیش بینی های نظری و همچنین شبیه سازی دو جمعیت نورونی که مدلی از دو ناحیه از مغز هستند، استفاده شده است می‌افزاید: در این پژوهش نشان داده شده است که چگونه می توان جهت و میزان تبادل اطلاعات بین دو ناحیه را با تغییر در تاخیر و تفاوت بسامد نوسان دو جمعیت، پیش بینی و کنترل کرد.

به گفته ولی زاده، نتایج ارایه شده در این تحقیق مبانی نظری برای سازوکارهای پویا شبکه­ های کارکردی و موثر و همچنین وجود همزمان شبکه­ های متعدد تبادل اطلاعات در باندهای فرکانسی مختلف، بر پایه وجود تاخیر در انتقال پیام‌های عصبی فراهم می کند و نشان می دهد چگونه مغز از تاخیر ناگزیر در برهم‌کنش برای بالابردن توان پردازش استفاده کرده است.

وی با اشاره به حمایت ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری از این پژوهش عنوان می‌کند: این نتایج می تواند برای طراحی ماشین­ های هوشمند پردازش اطلاعات بر پایه نوع محاسبه در مغز موجودات زنده نیز مورد توجه قرار گیرد.

مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

#24