Hücreler Stresi Hasar Yayılmadan Önce Nasıl Farkediyor?
Princeton bilim insanları, beynin yeni davranışları hızla oluşturmak için yeniden kullanılabilir “bilişsel bloklar” kullandığını keşfetti.
Yapay zeka artık övgü dolu makaleler üretebiliyor ve etkileyici bir hassasiyetle tıbbi teşhisleri destekleyebiliyor, ancak biyolojik beyinler hala bir temel alanda makinelerden daha iyi performans gösteriyor: esneklik. İnsanlar yeni bilgileri özümseyebilir ve alışılmadık durumlara çok az çabayla uyum sağlayabilir. İnsanlar yeni bir yazılıma geçebilir, daha önce hiç denemedikleri bir tarifi uygulayabilir veya yeni keşfettikleri bir oyunun kurallarını öğrenebilirken, yapay zeka sistemleri genellikle gerçek zamanlı olarak uyum sağlamakta ve “anında” etkili bir şekilde öğrenmekte zorlanıyor.
Princeton nörobilimcilerinden yeni bir çalışma, beynin bu tür hızlı uyumda neden bu kadar başarılı olduğuna dair bir fikir veriyor. Araştırmacılar, beynin farklı türdeki görevleri yerine getirirken aynı bilişsel “blokları” tekrar tekrar kullandığını buldu. Bu blokları yeni şekillerde birleştirerek, beyin hızla yeni davranışlar üretebiliyor.
“En gelişmiş yapay zeka modelleri, tek tek görevlerde insan hatta insanüstü performans gösterebiliyor. Ancak birçok farklı görevi öğrenmek ve gerçekleştirmekte zorlanıyorlar,” diyor çalışmanın kıdemli yazarı ve Princeton Nörobilim Enstitüsü’nün yardımcı direktörü Dr. Tim Buschman. “Beynin esnek olduğunu, çünkü bilişsel bileşenlerini birçok farklı görevde yeniden kullanabildiğini bulduk. Beyin, bu ‘bilişsel Legoları’ bir araya getirerek yeni görevler oluşturabiliyor.”
Bileşimsel Yetenek: Tanıdık Yeteneklerden Yeni Beceriler Oluşturma
İnsanlar genellikle zaten sahip oldukları ilgili yetenekleri temel alarak yeni bir şey öğrenirler. Örneğin, bisiklet tamir etmeyi bilen biri, motosiklet tamirini daha kolay öğrenebilir. Bilim insanları, daha basit, mevcut becerilerden yeni beceriler oluşturma sürecine bileşimsel yetenek diyorlar.
Princeton’daki Buschman laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve yeni çalışmanın baş yazarı olan Dr. Sina Tafazoli, “Eğer zaten ekmek pişirmeyi biliyorsanız, sıfırdan pişirmeyi yeniden öğrenmeden bu yeteneği kullanarak kek pişirebilirsiniz” diyor. “Mevcut becerileri – fırın kullanma, malzemeleri ölçme, hamur yoğurma – yeniden kullanıp, hamur çırpma ve krema yapma gibi yeni becerilerle birleştirerek tamamen farklı bir şey yaratıyorsunuz.”
Bileşimsel yetenek insan esnekliğinin merkezinde yer alsa da, beynin bunu nasıl gerçekleştirdiğine dair kanıtlar sınırlı ve bazen tutarsızdır.
Bu fikri daha yakından incelemek için Tafazoli, iki erkek rhesus makak maymununu üç ilgili görevi tamamlamaları için eğitti ve bu sırada beyinlerindeki aktiviteyi kaydetti.
Maymunlar Beynin Öğrenme Stratejisini Nasıl Ortaya Çıkardı?
Araç tamiri veya fırıncılık gibi gerçek dünya görevleri yerine, maymunlar görsel kategorizasyon zorlukları gerçekleştirdiler. Ekranda renkli, balon benzeri lekeler gösterildi ve her lekenin bir tavşana mı yoksa “T” harfine mi daha çok benzediğine (şekli kategorize ederek) veya daha çok kırmızı mı yoksa daha çok yeşil mi göründüğüne (rengi kategorize ederek) karar vermeleri istendi.
Zorluk, denemeden denemeye önemli ölçüde değişti. Bazı görüntüler güçlü bir şekilde bir tavşana benziyordu veya açıkça kırmızı renkteydi, diğerleri ise belirsizdi ve çok daha dikkatli bir değerlendirme gerektiriyordu.
Kararlarını bildirmek için her maymun bakışını dört yönden birine kaydırdı. Bir görevde, sola bakış “tavşan”ı, sağa bakış ise “T”yi gösteriyordu.
Deneysel tasarımın önemli bir yönü, her görevin kendi kurallarına sahip olması ancak aynı zamanda diğerleriyle ortak bileşenlere sahip olmasıydı. Renk görevlerinden biri ve şekil görevi, hayvanların cevaplarını kaydetmek için aynı yönlere bakmalarını gerektirirken, her iki renk görevi de renkleri aynı şekilde (daha kırmızı veya daha yeşil olarak) sınıflandırmayı içeriyordu; ancak bu renk yargılarını bildirmek için gereken bakış yönleri farklıydı.
Bu yapı, araştırmacıların, görevler örtüşen unsurlar içerdiğinde beynin aynı sinirsel aktivite kalıplarına veya bilişsel yapı taşlarına dayanıp dayanmadığını belirlemelerine olanak sağladı.
Ön Beyin Korteksi Yeniden Kullanılabilir Bilişsel Bloklara Ev Sahipliği Yapıyor
Tafazoli ve Buschman beyin aktivitesini incelediklerinde, üst düzey düşünmeyle ilgili bir bölge olan ön beyin korteksinde, tekrarlayan çok sayıda nöral aktivite örüntüsü buldular. Bu örüntüler, nöronlar renkleri ayırt etmek gibi ortak bir hedefe doğru çalışırken farklı görevlerde ortaya çıkıyordu.
Buschman bu ortak örüntüleri beynin “bilişsel Legoları” olarak adlandırdı; yeni davranışlar üretmek için çeşitli şekillerde bir araya getirilebilen bir dizi yapı taşı.
Buschman, “Bilişsel bir bloğu bir bilgisayar programındaki bir fonksiyon gibi düşünüyorum,” dedi. “Bir nöron grubu rengi ayırt edebilir ve çıktısı bir eylemi yönlendiren başka bir fonksiyona eşlenebilir. Bu organizasyon, beynin bir görevi, o görevin her bileşenini sırayla gerçekleştirerek yerine getirmesini sağlar.”
Örneğin, bir renk görevinde, beyin rengi değerlendiren bir bloğu, göz hareketlerini farklı yönlere yönlendiren başka bir blokla birleştirdi. Maymunlar benzer hareketleri kullanmaya devam ederken renkleri değerlendirmekten şekilleri tanımlamaya geçtiklerinde, beyin basitçe şekil işleme bloğunu ve aynı zamanda göz hareketi bloğunu etkinleştirdi.
Bu paylaşım modeli, prefrontal kortekste en güçlü şekilde ortaya çıktı ve diğer beyin bölgelerinde çok daha az görüldü; bu da bileşimselliğin prefrontal korteksin özel bir işlevi olabileceğini düşündürmektedir.
Gereksiz Engelleri Azaltmak Beynin Odaklanmasına Yardımcı Olur
Tafazoli ve Buschman ayrıca, prefrontal korteksin, gerekmediğinde belirli bilişsel engellerin aktivitesini azalttığını keşfettiler. Bu, beynin en alakalı göreve daha etkili bir şekilde odaklanmasına yardımcı olur.
Tafazoli, “Beynin bilişsel kontrol için sınırlı bir kapasitesi vardır,” dedi. “Şu anda önemli olanlara odaklanabilmek için bazı yeteneklerinizi sıkıştırmanız gerekir. Örneğin, şekil kategorizasyonuna odaklanmak, renk kodlama yeteneğini anlık olarak azaltır çünkü amaç renk değil, şekil ayrımıdır.”
Bilişsel blokların seçici aktivasyonu ve bastırılması, beynin aşırı yüklenmeyi önlemesine ve anlık hedefe odaklanmasını sağlayabilir.
Bilişsel Legoların Yapay Zeka ve İnsan Sağlığı İçin Anlamı
Bu bilişsel Legolar, insanların yeni görevleri neden bu kadar hızlı öğrenebildiğini açıklayabilir. Beyin, her davranışı sıfırdan oluşturmak yerine, mevcut bileşenleri yeniden kullanır ve gereksiz işlerden kaçınır; bu, mevcut yapay zeka sistemlerinde genellikle eksik olan bir özelliktir.
Tafazoli, “Makine öğreniminde büyük bir sorun, felaket müdahalesidir” dedi. “Bir makine veya sinir ağı yeni bir şey öğrendiğinde, önceki anıları unutur ve üzerine yazar. Yapay bir sinir ağı kek yapmayı biliyorsa, ancak daha sonra kurabiye yapmayı öğrenirse, kek yapmayı unutacaktır.”
Yapay zekaya bileşimsel yapıyı entegre etmek, eski becerileri korurken yeni beceriler ekleyebilen sistemler oluşturmaya yardımcı olabilir.
Bu anlayış, nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların tedavisi için de içgörüler sunabilir. Şizofreni, obsesif-kompulsif bozukluk ve bazı beyin hasarı türleri gibi durumlar, insanların alışkın oldukları becerileri yeni bağlamlarda uygulamalarını zorlaştırabilir. Bu zorluklar, beynin bilişsel yapı taşlarını birleştirme ve yeniden kullanma yeteneğindeki bozulmalardan kaynaklanabilir.
Tafazoli, “İnsanların stratejilerini değiştirme, yeni rutinler öğrenme veya değişime uyum sağlama yeteneklerini yeniden kazanmalarına yardımcı olabilmeyi hayal edin,” dedi. “Uzun vadede, beynin bilgiyi nasıl yeniden kullandığını ve birleştirdiğini anlamak, bu süreci geri kazandıracak terapiler tasarlamamıza yardımcı olabilir.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Bir Nörobilimci Beyninizin Gerçekte Nasıl Düşündüğünü Açıklıyor