معلومة

علم الأعصاب وتعلم خلية عصبية واحدة


هل يمكنك تعليم أبجدية لخلية عصبية؟

إذا كانت الإجابة بنعم ، فكيف؟

كيف "تتعلم" الخلايا العصبية معلومات جديدة ، هل يتعلم جميع الأفراد بالمثل؟


لا ، لا يمكنك تعليم أبجدية خلية عصبية واحدة.

بشكل عام ، الطريقة مخ يتعلم ويخزن المعلومات عن طريق ضبط قوة الروابط بين الخلايا العصبية. لذلك ، لا توجد في الواقع أي معلومات في خلية عصبية معينة ، ولكن في نمط كيفية اتصالها بالخلايا العصبية الأخرى.

على سبيل المثال الأبجدية ، هناك الكثير من المعلومات المختلفة لربطها معًا: ستكون هناك خلايا عصبية مختلفة تستجيب للشكل المرئي للحرف ، والكلمة التي تسمي الحرف ، والأصوات التي يمثلها الحرف في منطوق اللغة والكلمات التي تحتوي على الحرف وما إلى ذلك.

يعد كتاب علم الأعصاب العام مثل Purves مكانًا جيدًا للبدء في التعرف على كيفية عمل العقول. قد تتعلم أيضًا كيف مصطنع الشبكات العصبية تتعلم. إنها بالتأكيد مختلفة عن الأنظمة العصبية البيولوجية ، وتختلف آليات التعلم ، لكنها تشترك في بعض الخصائص مثل المعلومات التي يتم تمثيلها في قوة الاتصالات بين الوحدات ، والتي تسمى عادةً الأوزان في شبكة اصطناعية.


قضيت معظم حياتي في هوس بالماضي والمستقبل. لقد استهلكني القلق وعذبني عقلي ، لكنني غير مدرك تمامًا لمصدر معاناتي.

للهروب من ألمي ، استخدمت المخدرات ، مما أدى إلى إدمان الهيروين المزمن لمدة 15 عامًا. لقد أوصلني الهيروين إلى الحافة ذاتها ، لكنني كنت محظوظًا. بعد أن شعرت بالخضوع في أكثر الليالي إيلامًا في حياتي ، اضطررت إلى النظر إلى العالم من منظور جديد تمامًا.

كان ذلك في أكتوبر 2013 ، عندما تعرفت على اليقظة الذهنية لأول مرة. منذ ذلك الحين ، أصبحت مؤلفًا ودكتوراه. طالب ومحاضر في أفضل جامعتين في أيرلندا ، كل ذلك في مجال علم الأعصاب من اليقظة.

يمكن أن يكون فهم العلم الكامن وراء اليقظة والتأمل دافعًا قويًا لأي شخص يكوّن هذه العادات. لكنها مفيدة بشكل خاص إذا كنت من النوع الذي يريد دليلًا على الفعالية قبل الشروع في هدف جديد. (يصف جريتشين روبن هذا بأنه نوع من شخصية "السائل").


  • من وجهة نظر البيولوجيا العصبية ، يتضمن التعلم تغيير الدماغ.
  • الإجهاد المعتدل مفيد للتعلم ، في حين أن الإجهاد الخفيف والشديد يضر بالتعلم.
  • يشجع النوم الكافي والتغذية والتمارين الرياضية على التعلم القوي. يستفيد من العمليات التي تحفز الاتصالات العصبية المتعددة في الدماغ وتعزز الذاكرة.

تغيير الدماغ: لكي يحدث التعلم الأمثل ، يحتاج الدماغ إلى ظروف يكون فيها قادرًا على التغيير استجابةً للمنبهات (المرونة العصبية) وقادرًا على إنتاج خلايا عصبية جديدة (تكوين الخلايا العصبية).

يتضمن التعلم الأكثر فاعلية تجنيد مناطق متعددة من الدماغ لمهمة التعلم. ترتبط هذه المناطق بوظائف مثل الذاكرة ، والحواس المختلفة ، والتحكم الإرادي ، ومستويات أعلى من الأداء المعرفي.

إجهاد معتدل: يرتبط الإجهاد والأداء في "منحنى U معكوس" (انظر على اليمين). يتطلب التحفيز على التعلم قدرًا معتدلًا من الإجهاد (يقاس بمستوى الكورتيزول). ترتبط درجة منخفضة من التوتر بالأداء المنخفض ، كما هو الحال مع الضغط العالي ، والذي يمكن أن يضع النظام في وضع القتال أو الهروب بحيث يكون هناك نشاط أقل للدماغ في المناطق القشرية حيث يحدث التعلم عالي المستوى. تميل المستويات المعتدلة من الكورتيزول إلى الارتباط بأعلى أداء في المهام من أي نوع. لذلك يمكننا أن نستنتج أن الإجهاد المعتدل مفيد للتعلم ، في حين أن الإجهاد الخفيف والشديد ضار بالتعلم.

يمكن إدخال الضغط المعتدل بعدة طرق: من خلال تشغيل موسيقى غير مألوفة قبل الفصل ، على سبيل المثال ، أو تغيير تنسيق المناقشة ، أو تقديم أي نشاط تعليمي يتطلب مشاركة فردية أو حركة. ومع ذلك ، لا يتفاعل جميع الأشخاص بنفس الطريقة تجاه حدث ما. يختلف إنتاج الكورتيزول استجابةً لحدث ما بشكل كبير بين الأفراد ، ما يشكل "إجهادًا معتدلًا" لشخص ما قد يشكل إجهادًا خفيفًا أو شديدًا لشخص آخر. لذلك ، على سبيل المثال ، قد يؤدي إجراء مكالمات باردة على الطلاب الفرديين في مجموعة كبيرة الحجم إلى تقديم المقدار المناسب من التوتر لزيادة أداء بعض الطلاب & # 8217 ، ولكنه قد ينتج عنه توتر وقلق مفرطين للطلاب الآخرين ، لذا فإن أداؤهم أقل المستوى الذي تعرف أنهم قادرون عليه. كما أن أي ديناميكية جماعية تميل إلى وضع صورة نمطية أو استبعاد بعض الطلاب تضيف ضغطًا عليهم.

النوم الكافي والتغذية الجيدة وممارسة الرياضة بانتظام: تعزز هذه العادات الصحية المنطقية الأداء التعليمي الأمثل بطريقتين. أولاً ، أنها تعزز المرونة العصبية وتكوين الخلايا العصبية. ثانيًا ، يحافظون على الكورتيزول والدوبامين (هرمونات التوتر والسعادة ، على التوالي) عند مستويات مناسبة. يمكن لجلسات الحشو طوال الليل وتخطي الوجبات والتمارين الرياضية المتخلفة أن تقلل في الواقع من قدرة الدماغ على الأداء الأكاديمي العالي. (هذا صحيح بالنسبة للمدرسين وكذلك الطلاب).

تعليم فعال: ترتبط الوظائف المعرفية المرتبطة بالمستويات الدنيا لتصنيف بلوم (انظر الرسم البياني على اليسار) ، مثل الفهم والتذكر ، بالحُصين (منطقة الدماغ المسؤولة عن الذاكرة والوعي المكاني). تتضمن الوظائف المعرفية عالية المستوى لتصنيف بلوم ، مثل الإنشاء والتقييم والتحليل والتطبيق ، المناطق القشرية المسؤولة عن اتخاذ القرار والارتباط والتحفيز.

تعتبر عمليات التفكير الأكثر تعقيدًا أكثر فائدة للتعلم لأنها تتضمن عددًا أكبر من الاتصالات العصبية والمزيد من الحديث المتبادل العصبي. يستفيد التعلم النشط من هذا الحديث المتبادل ، حيث يحفز مجموعة متنوعة من مناطق الدماغ ويعزز الذاكرة.


التعامل مع البيانات

تقنيات الذكاء الاصطناعي مفيدة ليس فقط لصنع النماذج وتوليد الأفكار ، ولكن كأداة للتعامل مع البيانات. يقول ساهاني: "البيانات العصبية معقدة بشكل رهيب ، وغالبًا ما نستخدم تقنيات من التعلم الآلي لمجرد البحث عن البنية". تكمن القوة الرئيسية للتعلم الآلي في التعرف على الأنماط التي قد تكون دقيقة جدًا أو مدفونة جدًا في مجموعات البيانات الضخمة بحيث يتعذر على الأشخاص اكتشافها.

يعمل عالم الأعصاب الحاسوبي دانيال يامينز على تطوير شبكات عصبية يمكنها محاكاة نشاط الدماغ. الائتمان: سام فونتيجون / جامعة ستانفورد.

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ، على سبيل المثال ، يولد لقطات سريعة من النشاط في جميع أنحاء الدماغ بدقة تتراوح من 1 إلى 2 مليمتر كل ثانية أو نحو ذلك ، وربما لساعات. يقول نيكولاس تورك براون ، عالم الأعصاب الإدراكي في جامعة ييل في نيو هيفن ، كونيتيكت: "التحدي الذي يواجه علم الأعصاب الإدراكي هو كيفية العثور على الإشارة في الصور الكبيرة جدًا جدًا". يقود Turk-Browne أحد المشاريع العديدة التي تبحث عن رؤى جديدة في تقاطع علم البيانات وعلم الأعصاب.

يؤدي استخدام آلة لتحليل هذه البيانات إلى تسريع البحث. يقول سوسيلو: "إنه تغيير كبير في كيفية عمل علم الأعصاب". "لا يحتاج طلاب الدراسات العليا إلى القيام بهذا النوع من العمل الطائش - يمكنهم التركيز على أسئلة أكبر. يمكنك أتمتة الكثير منها ، وقد تحصل على نتائج أكثر دقة ".


علم الأعصاب لتكوين ذكريات جديدة

في اكتشاف خارق ، حدد فريق دولي من علماء الأعصاب كيف تعمل الخلايا العصبية الفردية في الدماغ بشكل مختلف عندما تتشكل ذاكرة جديدة. هذه هي المرة الأولى التي يحدد فيها علماء الأعصاب كيف تتشكل الذكريات ويحدث التعلم الجديد من قبل الخلايا العصبية الفردية.

نُشرت دراسة يوليو 2015 بعنوان "التشفير السريع للذكريات الجديدة بواسطة الخلايا العصبية الفردية في الدماغ البشري" في المجلة عصبون. تحدد هذه الدراسة بدقة كيف تغير الخلايا العصبية خصائص إطلاقها في اللحظة التي يشكل فيها شخص ما ذاكرة جديدة وتكشف عن أسس الخلايا العصبية المفردة لتكوين الذاكرة البشرية.

الدراسة الجديدة هي تعاون بين الدكتور ماتياس إيسون والبروفيسور رودريجو كويان كيروجا في جامعة ليستر وإيتزاك فرايد ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه من المركز الطبي بجامعة كاليفورنيا ، وهو جراح أعصاب وكبير مؤلفي الدراسة.

وبشكل أكثر تحديدًا ، اكتشف الباحثون أن الخلايا العصبية الفردية في منطقة دماغية تسمى الفص الصدغي الإنسي (MTL) تلعب دورًا رئيسيًا في قدرتنا على تكوين ذكريات جديدة على الفور حول أحداث وتجارب الحياة.

يتضمن MTL نظامًا من هياكل الدماغ ذات الصلة والتي تعتبر ضرورية للذكريات التصريحية أو "الصريحة" ، وهي الذكريات الواعية التي لدينا عن الحقائق والأحداث. يتكون نظام MTL من منطقة قرن آمون بالإضافة إلى قشرة محيطية محيطية وداخلية وشوكية مجاورة.

في هذه الدراسة ، سجل الباحثون نشاط أكثر من 600 خلية عصبية فردية باستخدام أقطاب كهربائية مزروعة في الفص الصدغي الإنسي لـ 14 مريضًا مصابًا بالصرع يعانون من الصرع الشديد. كان علماء الأعصاب قادرين على تتبع وتسجيل الخلايا العصبية الفردية في MTL خلال عملية التعلم وتشكيل ذكريات جديدة.

كيف يمكن أن تحدث "جينيفر أنيستون نيورون" ثورة في علم الدماغ؟

في تطور متعلق بهوليوود ، حدد أعضاء الفريق سابقًا ما صاغوه "عصبون جنيفر أنيستون" والذي يمثل كيفية ارتباط إطلاق خلية عصبية واحدة مرتبطة بصورة ما بتكوين الذاكرة. في الدراسة الأخيرة ، تمكن الفريق من إثبات فرضياتهم من خلال إظهار كيفية تشكل الذكريات الجديدة باستخدام صور أخرى للمشاهير مقترنة بمعالم أيقونية.

في المرحلة الأولى من التجربة ، شاهد الأشخاص الخاضعون للاختبار صورًا لأشخاص ، مثل أفراد الأسرة والممثلين المشهورين أو الرياضيين. كما رأوا صورًا منفصلة بذاتها لمعالم شهيرة ، مثل برج إيفل أو البيت الأبيض. ثم شاهدوا صورة مركبة تحتوي على شخص سبق مشاهدته مع أحد المعالم في نفس الصورة. تم تصميم الاقتران بين شخص ومعلم لتقليد تجربة مقابلة فرد في مكان معين.

اكتشف علماء الأعصاب أن نفس الخلية العصبية التي تشتعل في صورة واحدة (مثل جينيفر أنيستون) ستنطلق أيضًا على الفور لصورة أخرى (مثل برج إيفل) إذا عُرض على المشارك في الدراسة صورة لجنيفر أنيستون وهي تقف أمام برج إيفل. سيحدث الشيء نفسه إذا رأى الأشخاص الخاضعين للاختبار صورة لكلينت إيستوود يقف أمام برج بيزا المائل ، إلخ.

فوجئ الباحثون بأن هذه التغييرات في إطلاق الخلايا العصبية حدثت في لحظة التعلم بالضبط وأن الذكريات يمكن أن تصبح ثابتة بعد مشاهدة واحدة للصورة. تكشف هذه النتائج عن أدلة خفية سابقًا حول كيفية عمل مجموعات الخلايا العصبية بشكل فردي لتشفير المفاهيم ذات الصلة وتشكيل ذكريات جديدة.

في بيان صحفي ، أوضح رودريغو كويان كيروغا ، رئيس مركز علم الأعصاب في جامعة ليستر ، أن "النتيجة الرائعة كانت أن الخلايا العصبية غيرت خصائصها الناريّة في نفس اللحظة التي شكل فيها الأشخاص الذكريات الجديدة - فالخلايا العصبية تنشط في البداية لجنيفر أنيستون بدأوا في إطلاق النار على برج إيفل في الوقت الذي بدأ فيه الموضوع يتذكر هذه العلاقة ".

وأضاف إيسون: "الحقيقة المذهلة هي أن هذه التغييرات كانت دراماتيكية ، وحدثت في لحظة التعلم بالضبط ، حتى بعد تجربة واحدة". "إن ظهور الروابط بين المفاهيم بعد تجربة واحدة ، المرتبطة بالتغيرات السريعة في النشاط العصبي ، تبين أنه مثالي لإنشاء ذكريات عرضية جديدة."

الخلاصة: فهم تكوين الذاكرة له آثار واسعة

تقترح الدراسة أن تجربة التعلم يمكن إرجاعها إلى التغيرات في الخلايا العصبية الفردية في الدماغ. تمكن الباحثون من إثبات أن خلية عصبية واحدة تقوم بترميز ذاكرة الشخص وكذلك المكان إذا تم عرضهما معًا. هذا يشكل ذاكرة جديدة لشخص ومكان مرتبطين ببعضهما البعض.

إن الحصول على فهم أفضل لكيفية تكوين الذكريات الجديدة يخلق إمكانيات جديدة ومثيرة لعلم الأعصاب. الباحثون متفائلون بأن هذه النتائج قد تحسن يومًا ما حياة مرضى الأعصاب المصابين بالخرف أو ضعف الذاكرة ، كما هو الحال في مرض الزهايمر أو إصابات الدماغ الرضحية أو الصرع.

وخلص إيسون إلى أن "الفهم الأفضل لكيفية تمثيل تجميعات الخلايا العصبية للتعلم والذاكرة قد يؤدي إلى أفكار جديدة حول قدرات ذاكرتنا وكيف يمكن أن تتدهور في المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية معينة."

في الدراسات المستقبلية ، سيدرس الباحثون سبب دمج بعض المفاهيم التي تبدو ذات صلة في ذكريات طويلة المدى بينما يتم نسيان البعض الآخر. سيقومون أيضًا بالتحقيق فيما إذا كان من الممكن استرداد ذكريات معينة أو الارتباطات المكتسبة عن طريق تحفيز خلايا عصبية معينة. ابقوا متابعين!

لمشاهدة Rodrigo Quian Quian Quiroga وهو يصف بحثه ، يرجى مشاهدة هذا الفيديو:

إذا كنت ترغب في قراءة المزيد حول هذا الموضوع ، تحقق من علم النفس اليوم مشاركات المدونة:

  • "أدلة جديدة على الأعمال الداخلية للعقل اللاواعي"
  • "لماذا تثير الأغاني من ماضيك مثل هذه الذكريات الحية؟"
  • "" انفجارات الدماغ تحسن التعلم والذاكرة "
  • "القيلولة تساعد الحُصين على توطيد الذكريات"
  • "علم الأعصاب الغامض لتعلم المهارات التلقائية"
  • "كيف يتذكر الدماغ أماكن ماضيك؟"
  • "هل لديك لقطة عائلية وذاكرة البرجين التوأمين؟"
  • "العودة إلى مكان غير متغير تكشف كيف قمت بالتغيير"
  • "علم الأعصاب للمعرفة دون معرفة"

© كريستوفر بيرجلاند 2015. جميع الحقوق محفوظة.

تابعوني على Twitterckbergland للحصول على تحديثات حول طريقة الرياضي مشاركات المدونة.

طريقة الرياضي ® هي علامة تجارية مسجلة لشركة Christopher Bergland.


الطبيعة التكافلية للذكاء الاصطناعي وعلم الأعصاب

علم الأعصاب والذكاء الاصطناعي (AI) هما تخصصان علميان مختلفان للغاية. يعود علم الأعصاب إلى الحضارات القديمة ، والذكاء الاصطناعي هو بالتأكيد ظاهرة حديثة. فروع علم الأعصاب من علم الأحياء ، بينما فروع الذكاء الاصطناعي من علوم الكمبيوتر. بنظرة خاطفة ، قد يبدو أن فرعًا من علم الأنظمة الحية ليس له سوى القليل من القواسم المشتركة مع ذلك الذي ينبع من آلات جامدة خلقها البشر بالكامل. ومع ذلك ، قد تؤدي الاكتشافات في أحد المجالات إلى اختراقات في المجال الآخر - يشترك المجالان في مشكلة كبيرة وفرص مستقبلية.

تعود جذور علم الأعصاب الحديث إلى الحضارات البشرية القديمة. يمكن إرجاع أحد الأوصاف الأولى لبنية الدماغ وجراحة الأعصاب إلى 3000 - 2500 قبل الميلاد. يرجع ذلك إلى حد كبير إلى جهود عالم المصريات الأمريكي إدوين سميث. في عام 1862 اشترى سميث مخطوطة قديمة في الأقصر بمصر. في عام 1930 ، ترجم جيمس إتش برستد المخطوطة المصرية بناءً على طلب عام 1906 من جمعية نيويورك التاريخية عن طريق ابنة إدوين سميث. بردية إدوين سميث الجراحية هي كتيب علم الأعصاب المصري حوالي عام 1700 قبل الميلاد. يلخص أطروحة مصرية قديمة 3000 - 2500 قبل الميلاد تصف الأسطح الخارجية للدماغ والسائل النخاعي والنبضات داخل الجمجمة والسحايا وخيوط الجمجمة والغرز الجراحية وإصابات الدماغ والمزيد.

في المقابل ، تكمن جذور الذكاء الاصطناعي في منتصف القرن العشرين. يعود الفضل إلى عالم الكمبيوتر الأمريكي جون مكارثي في ​​إنشاء مصطلح "الذكاء الاصطناعي" في اقتراح مكتوب عام 1955 لمشروع بحث صيفي شارك في تأليفه مع مارفن إل مينسكي وناثانيال روتشستر وكلود إي شانون. تم إطلاق مجال الذكاء الاصطناعي لاحقًا في مؤتمر عام 1956 الذي عقد في كلية دارتموث.

تاريخ الذكاء الاصطناعي حديث. في عام 1969 ، نشر مارفن مينسكي وسيمور بابيرت ورقة بحثية بعنوان "Perceptrons: مقدمة في الهندسة الحسابية" افترضت إمكانية وجود تقنية تعلم اصطناعية قوية لأكثر من طبقتين عصبيتين اصطناعيتين. خلال السبعينيات والثمانينيات ، كان التعلم الآلي للذكاء الاصطناعي في سبات نسبي. في عام 1986 نشر جيفري هينتون وديفيد إي روميلهارت ورونالد جيه ويليامز "تمثيلات التعلم بأخطاء الانتشار العكسي" والتي توضح كيف يمكن تدريب الشبكات العصبية العميقة التي تتكون من أكثر من طبقتين عن طريق الانتشار العكسي.

خلال الثمانينيات إلى أوائل القرن الحادي والعشرين ، تطورت وحدة معالجة الرسومات (GPU) من غرض الألعاب إلى الحوسبة العامة ، مما يتيح المعالجة المتوازية للحوسبة الأسرع. في التسعينيات ، أنتج الإنترنت صناعات جديدة كاملة مثل البرمجيات كخدمة (SaaS) القائمة على الحوسبة السحابية. أتاحت هذه الاتجاهات حوسبة أسرع وأرخص وأكثر قوة.

في عام 2000 ، ظهرت مجموعات البيانات الضخمة جنبًا إلى جنب مع ظهور وانتشار مواقع التواصل الاجتماعي القائمة على الإنترنت. يتطلب التدريب على التعلم العميق مجموعات البيانات ، وظهور التعلم الآلي المعجل بالبيانات الضخمة. في عام 2012 ، تم تحقيق معلم رئيسي في التعلم العميق للذكاء الاصطناعي عندما قام جيفري هينتون وأليكس كريجفسكي وإيليا سوتسكفر بتدريب شبكة عصبية تلافيفية عميقة تحتوي على 60 مليون معلمة و 650 ألف خلية عصبية وخمس طبقات تلافيفية لتصنيف 1.2 مليون صورة عالية الدقة إلى 1000 فئة مختلفة. صنع الفريق تاريخًا للذكاء الاصطناعي من خلال عرضهم للتوسع العكسي على تطبيق GPU على مثل هذا النطاق المثير للإعجاب من التعقيد. منذ ذلك الحين ، كان هناك اندفاع نحو الذهب في جميع أنحاء العالم لنشر تقنيات التعلم العميق الحديثة في جميع الصناعات والقطاعات تقريبًا.

في المستقبل ، الفرص التي يقدمها علم الأعصاب والذكاء الاصطناعي كبيرة. من المتوقع أن يصل الإنفاق العالمي على الأنظمة المعرفية وأنظمة الذكاء الاصطناعي إلى 57.6 مليار دولار بحلول عام 2021 وفقًا لتقديرات IDC. إن النهضة الحالية للذكاء الاصطناعي ، التي ترجع إلى حد كبير إلى التعلم العميق ، هي حركة عالمية باستثمارات عالمية من الشركات والجامعات والحكومات. من المتوقع أن يصل سوق علم الأعصاب العالمي إلى 30.8 مليار دولار بحلول عام 2020 ، وفقًا لأرقام من Grand View Research. يقوم أصحاب رؤوس الأموال ، والمستثمرون المموّلون ، وشركات الأدوية باستثمارات كبيرة في الشركات الناشئة في مجال علم الأعصاب.

يعود مصدر الاستثمارات التجارية والمالية والجيوسياسية العالمية في مجال الذكاء الاصطناعي اليوم ، إلى حد ما ، إلى العقل البشري. التعلم العميق ، وهو مجموعة فرعية من التعلم الآلي للذكاء الاصطناعي ، يشيد ببنية الدماغ البيولوجية. تتكون الشبكات العصبية العميقة (DNNs) من طبقتين أو أكثر من طبقات المعالجة "العصبية" مع الخلايا العصبية الاصطناعية (العقد). سيحتوي DNN على طبقة إدخال ، وطبقة إخراج ، والعديد من الطبقات بينهما — وكلما زادت الطبقات العصبية الاصطناعية ، كلما كانت الشبكة أعمق.

الدماغ البشري والوظائف المرتبطة به معقدة. لا يعرف علماء الأعصاب الكثير من الآليات الدقيقة لكيفية عمل الدماغ البشري. على سبيل المثال ، لا يعرف العلماء الآليات العصبية لكيفية عمل التخدير العام بالضبط على الدماغ ، أو لماذا ننام أو نحلم.

وبالمثل ، لا يعرف علماء الكمبيوتر بالضبط كيف يصل التعلم العميق إلى استنتاجاته بسبب التعقيد. قد تحتوي الشبكة العصبية الاصطناعية على مليارات أو أكثر من المعلمات بناءً على الاتصالات المعقدة بين العقد — المسار الدقيق هو الصندوق الأسود.

قد تكون مشكلة الصندوق الأسود هذه مقلقة بالنظر إلى التأثير المتزايد للذكاء الاصطناعي على مستقبل الاقتصاد العالمي. بحلول عام 2030 ، من المتوقع أن يولد الذكاء الاصطناعي 13 تريليون دولار أمريكي من النشاط الاقتصادي الإضافي على مستوى العالم وفقًا لتقرير صادر عن معهد ماكينزي العالمي لعام 2018.

إذن كيف يمكن للعلماء فهم الأعمال الداخلية للتعلم العميق بشكل أفضل؟ نهج واحد هو نشر المفاهيم من علم النفس البشري - الدراسة العلمية للعقل والسلوك.

غاري ماركوس أستاذ علم النفس والعلوم العصبية في جامعة نيويورك ، والرئيس التنفيذي السابق ومؤسس Geometric Intelligence التي استحوذت عليها Uber. في مقال عن واسطة في عام 2018 ، اقترح ماركوس أن على مجتمع الذكاء الاصطناعي التفكير في "دمج المزيد من الهياكل الفطرية في نظام الذكاء الاصطناعي." وهو يدعو إلى نماذج هجينة "لا تتضمن فقط أشكال التعلم العميق الخاضعة للإشراف ، ولكن أيضًا تقنيات أخرى ، مثل التلاعب بالرموز ، والتعلم غير الخاضع للإشراف."

يستخدم DeepMind من Google مبادئ من علم النفس المعرفي لفهم الشبكات العصبية العميقة من أجل معالجة مشكلة الصندوق الأسود. علم النفس المعرفي هو الدراسة العلمية للعمليات العقلية مثل التفكير وحل المشكلات والإدراك والذاكرة واللغة التطبيقية والانتباه والإبداع.

كما أوضح ديميس هاسابيس ، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة DeepMind ، في مقال كتب فيه فاينانشيال تايمز في أبريل 2017 ، "عندما نكتشف المزيد عن عملية التعلم نفسها ونقارنها بالدماغ البشري ، يمكننا يومًا ما أن نحقق فهمًا أفضل لما يجعلنا فريدًا ، بما في ذلك تسليط الضوء على أسرار العقل الدائمة مثل الحلم والإبداع وربما في يوم من الأيام وعيه ".

لحسن الحظ ، قد يكون الابتكار في علم الأعصاب بمثابة مصدر إلهام للتطورات المستقبلية في الذكاء الاصطناعي ، والعكس صحيح. على سبيل المثال ، بنية التعلم العميق هي نظام حوسبة هرمي. ولكن ماذا لو كانت العملية العصبية للتعلم في الدماغ البشري غير هرمية؟

في عام 2018 ، قدم العالم والتقني جيف هوكينز من Numenta إطارًا جديدًا يتعارض مع عقود من الآراء الشائعة في علم الأعصاب حول كيفية عمل القشرة المخية الحديثة للإنسان - "نظرية الألف عقل للذكاء". يفترض هوكينز أن كل جزء من القشرة المخية الحديثة للإنسان يتعلم نماذج كاملة من الأشياء والمفاهيم من خلال الجمع بين المدخلات والموقع المشتق من الخلايا الشبكية ، ثم التكامل مع الحركات. بسبب الاتصالات غير الهرمية ، قد يحدث الاستدلال بحركة المستشعرات.

سيكون من المثير للاهتمام تطبيق نظرية الألف عقل للذكاء لتطوير أنواع جديدة من الذكاء الاصطناعي. هل يمكن تطوير شكل جديد من أشكال التعلم الآلي بوصلات غير هرمية تربط بين أنظمة المعالجة الاصطناعية - عبر الطرائق والمستويات؟

الآليات الأساسية للتعلم العميق للذكاء الاصطناعي والإدراك البشري هي أنظمة معقدة. ومن المفارقات أن البشر قد خلقوا ذكاءً اصطناعيًا مع تعتيم متأصل مثل الدماغ البيولوجي. يحقق كلا المجالين العلميين معًا اختراقات قد تشكل بشكل كبير مستقبل البشرية.

حقوق النشر © 2019 Cami Rosso جميع الحقوق محفوظة.

ويلكينز ، روبرت هـ. "بردية الجراحة العصبية الكلاسيكية - السابع عشر إدوين سميث." مجلة جراحة المخ والأعصاب. مارس 1964.

أندرو مايرز. "وفاة جون مكارثي من ستانفورد ، شخصية بارزة في الذكاء الاصطناعي ، عن 84 عامًا." تقرير ستانفورد. 25 أكتوبر 2011.

AAAI. "اقتراح لمشروع بحث دارتموث الصيفي حول الذكاء الاصطناعي." مجلة منظمة العفو الدولية. 15 ديسمبر 2006.

فان ريجمينام ، مارك. "نبذة تاريخية عن البيانات الضخمة." داتافوك. كانون الثاني (يناير) 2006.

ويليامز ، هانا. "تاريخ الحوسبة السحابية: مخطط زمني للحظات المهمة من الستينيات حتى الآن." عالم الكمبيوتر في المملكة المتحدة. 13 مارس 2018.

مكفادين ، كريستوفر. "تاريخ كرونولوجي لوسائل الإعلام الاجتماعية." هندسة مثيرة للاهتمام. 16 أكتوبر 2018.

العقل العميق. "تفسير الشبكات العصبية العميقة باستخدام علم النفس المعرفي." تم الاسترجاع 3-9-2019 من https://deepmind.com/blog/cognitive-psychology/

ماركوس ، غاري. "دفاعًا عن الشكوك حول التعلم العميق." واسطة. 14 يناير 2018.


بيولوجيا الخلية وعلم الأعصاب أمبير

تتمثل مهمة بيولوجيا الخلية وعلم الأعصاب في تدريب الطلاب في مجموعة واسعة من المجالات البيولوجية ، مع التركيز بشكل خاص على بيولوجيا الخلية وعلم الأعصاب والبيولوجيا التطورية وعلم وظائف الأعضاء وعلم التشريح والفيزياء الحيوية. يدرس أعضاء هيئة التدريس والطلاب معًا في بيولوجيا الخلية وعلم الأعصاب العمليات البيولوجية التي تمتد من خلايا مفردة إلى جسم الإنسان بأكمله. تقدم بيولوجيا الخلية وعلم الأعصاب درجة البكالوريوس في العلوم. في بيولوجيا الخلية وعلم الأعصاب ، مع خيارات الطب الحيوي وعلم الأعصاب ، بالإضافة إلى ماجستير. ودكتوراه. شهادات عليا في بيولوجيا الخلية وعلم الأعصاب.


  • أساسيات الكهرباء الحيوية
  • أهمية الراحة المحتملة
  • خصائص الأغشية السلبية
  • إمكانات الفعل وتياراتها ودورها في الجهاز العصبي
  • كيف يمكنك أن تفعل علم الأعصاب في منزلك

أساسيات علم الأعصاب عبارة عن سلسلة من ثلاث دورات تستكشف بنية ووظيفة الجهاز العصبي - من الأعمال الداخلية لخلية عصبية واحدة إلى التعقيد المذهل للدماغ والتفاعلات الاجتماعية التي تتيحها.

في هذه الدورة التدريبية الأولى ، ستتعرف على كيفية استخدام الخلايا العصبية الفردية للكهرباء لنقل المعلومات. ستقوم ببناء خلية عصبية ، قطعة تلو الأخرى ، باستخدام عمليات محاكاة تفاعلية ، ثم تسافر حول حرم جامعة هارفارد ، حيث سترى الأعمال الداخلية للمختبر وتتعلم كيفية إجراء تجارب علم الأعصاب بنفسك بنفسك.

انضم إلينا ونحن ندرس الخصائص الكهربائية في الخلايا العصبية الفردية ، ونبني أساسًا لفهم وظيفة الجهاز العصبي بأكمله.


مباراة الدماغ

للعب: يتم إنشاء الهياكل أو المصطلحات أو الكلمات المتعلقة بالجهاز العصبي والتي يمكن تجميعها معًا بواسطة "خيط مشترك" بواسطة الطلاب أو المعلم. الهدف من اللعبة هو تحديد هذا الخيط المشترك. على سبيل المثال ، ما الذي تشترك فيه حاسة الشم ، والبصرية ، وثلاثية التوائم ، ونقص اللسان ، ومحرك العين ، والمبهم ، والبلعوم اللساني؟ (الجواب: كلهم ​​أعصاب في الجمجمة). تتم قراءة كل كلمة في القائمة ببطء ، واحدة تلو الأخرى. إذا اعتقد لاعب أو فريق أنهم يعرفون الإجابة ، فيمكنهم أن ينادوا بها. اللاعب أو الفريق الذي لديه أول إجابة صحيحة يحصل على نقطة واحدة. اللاعب أو الفريق صاحب أكبر عدد من النقاط يفوز.

ستجد أدناه قائمة "قوائم" لتبدأ بدون إجابات ، وهنا قائمة بالإجابات:

ما المشترك بين هذه الاشياء؟

  • السيتوبلازم ، الميتوكوندريا ، الخيوط العصبية ، الحويصلات
  • الجداري ، الصدغي ، الجبهي ، القذالي
  • النواة الركبية الإنسي ، الغشاء الطبلي ، خلايا الشعر ، الركاب ، القوقعة ، العصب القحفي الثامن
  • المخاريط ، والقضبان ، والنواة الركبية الجانبية ، وشبكية العين ، والقزحية ، والتلميذ
  • الدوبامين ، السيروتونين ، النوربينفرين ، GABA ، الجلوتامات ، أستيل كولين
  • الحصين ، القبو ، اللوزة ، جسم الثدي ، الحاجز
  • جسيم باتشيني ، جسيم ميسنر ، قرص ميركل ، نهايات العصب الحرة
  • محور عصبي ، تغصن ، سوما ، نهاية طرفية
  • جولجي ، كاجال ، اكليس ، شيرينجتون ، هوبل
  • نواة كونية ، نواة رقيق ، ليمنسوس وسطي ، أعمدة ظهرية
  • باسيلار ، فقري ، سباتي ، دماغي أمامي
  • اللمس ، الدفء ، الألم ، البرودة ، وضعية الأطراف
  • حلو ، مالح ، مر ، حامض
  • الخلايا ثنائية القطب ، الخلايا العقدية ، الخلايا الأفقية ، خلايا amacrine
  • الجسم الثفني ، fornix ، lemniscus الإنسي ، الصوار الأمامي
  • الخلايا الدبقية قليلة التغصن ، الخلايا النجمية ، الخلايا الدبقية الصغيرة

. والقائمة تطول وتطول.


إنطباع

ج. كان على الأرجح الشخص الأكثر دراسة في تاريخ علم الأعصاب. يمكن أن يُعزى الاهتمام بالحالة إلى عدد من العوامل ، بما في ذلك النقاء غير العادي وخطورة ضعف الذاكرة ، واستقرارها ، وأساسها التشريحي الموصوف جيدًا ، واستعداد HM & # x02019 للدراسة. لقد كان رجلاً هادئًا ومهذبًا يتمتع بروح الدعابة والبصيرة في حالته. يتحدث عن جراح الأعصاب ، قال ذات مرة ، & # x0201c ما تعلمه عني ساعد الآخرين ، وأنا & # x02019m سعيد بذلك. & # x0201d (Corkin ، 2002 ، ص 159).

هناك جانب إضافي لظروف صاحب الجلالة و # x02019 ، والذي أكد مكانته النهائية في تاريخ علم الأعصاب ، وهو حقيقة أن بريندا ميلنر كانت العالمة الشابة التي درستها لأول مرة. إنها مجربة رائعة ذات توجه مفاهيمي قوي سمح لها بالاستفادة من بياناتها رؤى عميقة حول تنظيم الذاكرة. نظرًا لأنه كان أول مريض مصاب بفقدان الذاكرة تمت دراسته جيدًا ، فقد قام H.M. أصبح المقياس الذي يمكن مقارنة به المرضى الآخرين الذين يعانون من ضعف الذاكرة. من الواضح الآن أن ضعف ذاكرته لم يكن مطلقًا وأنه كان قادرًا على اكتساب معرفة جديدة مهمة (Corkin ، 2002). وبالتالي ، يمكن أن يكون ضعف الذاكرة أكثر حدة أو أقل حدة مما هو عليه في H.M. لكن دراسة جلالة الملك. أسس المبادئ الأساسية حول كيفية تنظيم الذاكرة والتي تستمر في توجيه الانضباط.


شاهد الفيديو: علم النفس العصبي الخلية العصبية د سليمان محمد سليمان (كانون الثاني 2022).