|
يافته هاي تازه دربارة چگونگي تشخيص اجسام به وسيله مغز
همينه، خودشه!
وقتي صحنه جلوي چشم راشلوغ مي كنيم واكنش مغز طبق الگوي شخصي تغيير مي كند
|
|
|
گروه دانش و فناوري ـ احسان لطفي: مغز انسان در پردازش پيام ها و اطلاعات تصويري، عملكرد عجيب و گاه شگفت آوري دارد. وقتي به مهماني وارد مي شويم، فقط با يك نگاه، چهره يك همكلاس قديمي را بين آن همه مهمان تشخيص مي دهيم، اما در عين حال براي پيدا كردن ماشين مان بين اتوموبيل هاي پاركينگ يا دوستمان در ميان جمعيت پياده رو، به زمان بيشتري احتياج داريم. براي اين كه بفهميم مغز چطور چيزها را در صحنه هاي شلوغ تشخيص مي دهد، اول بايد درك كنيم كه مغز چگونه اطلاعات ورودي را فيلتر و طبقه بندي مي كند. اما پيچيدگي اين فرايندها باعث شده كه تا به حال چيز زيادي درباره نحوه پردازش نگاه ها و برداشت هاي كوتاه و سريع چشم از صحنه هاي نه چندان شلوغ هم دستگيرمان نشود. حتي صحنه اي كه بيشتر از دو سه چيز چشمگير در آن نيست.
***
محققان موسسه تحقيقات مغز «مك گاورن» در دانشگاه MIT، ادعا مي كنند كه چيزهاي تازه اي درباره اين فرايندها فهميده اند؛ اين كه مغز چطور در يك لحظه چندين جسم حاضر در يك صحنه را پردازش مي كند و اطلاعات تصويري به دست آمده را چگونه به روشي سيستماتيك براي تفسير در سطوح بالاتر مغز، طبقه بندي مي كند. جيمز دي كارلو، رئيس تيم تحقيقاتي در اين باره مي گويد: «مغز ما آن قدر اشيا را سريع و آسان تشخيص مي دهد كه هيچ وقت به چـگــــونگي آن فكر نمي كنيم. اما اين مسأله بسيار پيچيده اي است كه بايد قبل از ساخت سيستم هاي بينايي مصنوعي، جوابي برايش پيدا كرد. يك روبات مي تواند مثلا تشخيص يك كليد تك و تنها را ياد بگيرد، اما اگر كليد را كنار يك كيف پول بگذاريد، در تشخيص اش دچار مشكل خواهد شد.»
براي فهم مسأله، گروه دي كارلو، فعاليت مغز را در شرايطي با شلوغي كنترل شده بررسي كردند. در مرحله اول آن ها تصاويري شامل يك تا سه جسم را به چند ميمون نشان دادند. مدت زمان نمايش هر تصوير، آن قدر كوتاه بود كه ميمون ها نمي توانستند به تك تك اجسام، جداگانه توجه كنند. در اين ميان، محققان با استفاده از ميكروالكترودها، واكنش عصبي 104 نورون در بخشي از قشر بينايي مغز اين جانوران را اندازه گرفتند.
دانشمندان مي دانند كه هر كدام از اين نورون ها، به بعضي از اجسام بيشتر از بقيه واكنش نشان مي دهند و به همين دليل، اين بخش از مغز، به عنوان مسؤول پردازش و تشخيص بصري شناخته مي شود.
مثلا يك نورون ممكن است به ديده شدن يك كليد شديدا واكنش نشان بدهد، اما هيچ توجهي به كيف پول نكند. حالا سؤال اين است كه پاسخ همين نورون به حضور كليد و كيف پول در كنار هم چگونه خواهد بود؟ اطلاعات قبلي ما مي گفت كه وجود كيف، واكنش نورون را كمي ضعيف تر مي كند و مثل يك نويز تصادفي روي پالس آزاد شده اثر مي گذارد، اما تحقيقات تيم مك گاورن نشان داده كه فرايند كمي با حساب و كتاب تر است. دي كارلو مي گويد: «زياد شدن اشيا يك صحنه، البته واكنش اين نورون ها را تغيير مي دهد، اما اين تغيير از يك قانون سيستماتيك تبعيت مي كند. پاسخ نورون به 2 جسم كنار هم، دقيقا ميانگين پاسخش به تك تك آن هاست و اين قانون براي 3 جسم هم برقرار است.»
اين يعني شلوغ كردن صحنه جلوي چشم، واكنش مغز به تك تك اشيا را به طور تصادفي تار و مبهم نمي كند، بلكه به صورتي كاملا پيش بيني شدني، آن را تغيير مي دهد. با اين قانون بخش بينايي مي تواند اطلاعات ورودي را طوري پردازش كند كه سطوح بالاتر مغز بتوانند به سادگي آن ها را تفسير و از آن ها براي تشخيص سريع اجسام تصوير با يك نگاه استفاده كنند. دي كارلو مي گويد كه روش ميانگين گيري، مطمئنا محدوديت هايي هم دارد: «وقتي صحنه شلوغ تر مي شود، مغز بايد از روش هاي كمك پردازشي ديگري مثل توجه و حركت چشم استفاده كند. اما قابليت هاي مغز تا قبل از اين مراحل، اصلا كم نيست.»
web.mit.edu
|
