นักวิทยาศาสตร์อธิบายความแตกต่างระหว่างสมองของผู้เชี่ยวชาญและผู้เริ่มต้น

หนูผู้เชี่ยวชาญไม่ใช้เวลามากในการตัดสินใจ เพราะพวกมันจะไม่ถูกรบกวนโดย "เสียง" จากกระบวนการทางสมองอื่นๆ

ทีมนักวิจัยจาก Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), Columbia University, University College London และ Flatiron Institute ได้ค้นพบว่าสมองเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเรียนรู้ทักษะ ผู้เขียนบทความซึ่งตีพิมพ์ใน Neuron Cell Press ได้ทำการทดสอบในหนู และสร้างโครงข่ายประสาทเทียมที่เลียนแบบการเรียนรู้ของสมอง

เมื่อสมองของเราเรียนรู้ทักษะ ไม่ว่าจะเป็นกิจกรรมทางกายบางประเภท หรือวิธีการแก้ปัญหาทางปัญญาบางอย่าง ความเชื่อมโยงจะเกิดขึ้นระหว่างกลุ่มของเซลล์ประสาท เมื่อเรามั่นใจมากขึ้นในการเสริมสร้างทักษะ ความสัมพันธ์ก็จะแน่นแฟ้นขึ้นเรื่อยๆ พื้นฐานทางระบบประสาทของกระบวนการดังกล่าวเป็นหัวข้อที่น่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์มาอย่างยาวนาน

ในงานนี้ ผู้เขียนได้ฝึกหนูซึ่งได้รับการกระตุ้นด้วยแสงและเสียง เพื่อระบุพวกมันอย่างถูกต้องและเลียหนึ่งในสามหลอด หากสัตว์เลือกถูกต้องก็จะได้รับรางวัล ในเวลาเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทในสมองของพวกเขา โดยลงทะเบียนโดยใช้กล้องจุลทรรศน์สองโฟตอน อุปกรณ์นี้ช่วยให้มองเห็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในส่วนลึกของเนื้อเยื่อที่มีชีวิตโดยการติดตามแท็ก RFID

ทีมงานพบว่าเซลล์ประสาทมีการคัดเลือกมากขึ้นในการตอบสนองต่อการกระทำที่เกี่ยวข้องกับงานที่หนูได้รับการฝึกฝน กิจกรรมของพวกเขาเพิ่มขึ้น และยิ่งสัตว์ได้รับการฝึกฝนและ "เชี่ยวชาญ" มากขึ้นเท่าใด เซลล์ประสาทก็จะยิ่งทำงานเร็วขึ้นและเปิดใช้งานได้เร็วมากขึ้นเท่านั้น

ความแปลกใหม่ของวิธีการตามที่นักวิจัยกล่าวคือความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงได้รับการลงทะเบียนในระหว่างกระบวนการเรียนรู้ ในการศึกษาก่อนหน้านี้ ได้ทำการศึกษาสภาวะคงที่ของสมองที่ได้รับการฝึกฝนมาแล้ว Ann Churchland รองศาสตราจารย์ CSHL กล่าวว่า "เราบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทหลายร้อยเซลล์พร้อมกันและศึกษาว่าเซลล์ประสาทกำลังทำอะไรอยู่ในระหว่างกระบวนการเรียนรู้ "ไม่มีใครรู้จริงๆ ว่าสัตว์หรือมนุษย์เรียนรู้โครงสร้างของปัญหาอย่างไร และการทำงานของระบบประสาทสนับสนุนได้อย่างไร"

ปรากฎว่าในระหว่างกระบวนการเรียนรู้ การเปลี่ยนแปลงในระดับเซลล์ประสาทเกิดขึ้นภายในประมาณสี่สัปดาห์ ในช่วงเริ่มต้นของการฝึก สัตว์จะเลือก หลังจากนั้นเซลล์ประสาทก็ถูกเปิดใช้งาน ยิ่งได้รับการฝึกฝนมากเท่าไร เซลล์ประสาทก็จะถูกกระตุ้นเร็วขึ้นเท่านั้น: ในท้ายที่สุด พวกมันจะเริ่มกระตุ้นก่อนที่สัตว์จะนั่งลงเพื่อเลือกหลอดที่ต้องการ นั่นคือรู้วิธีเลือกทันที สมองของผู้เชี่ยวชาญได้รับการฝึกฝนมามากจนโครงข่ายประสาทเทียมที่รับผิดชอบงานที่ต้องการนั้นทำงานหนักกว่าผู้ที่รับผิดชอบกิจกรรมอื่นๆ ทำให้ง่ายต่อการมองเห็นสัญญาณท่ามกลางกระบวนการทางสมองอื่นๆ ทั้งหมด

ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถถอดรหัสสัญญาณประสาทของหนูและสร้างโครงข่ายประสาทเทียมขนาดเล็กโดยอิงจากสัญญาณเหล่านี้ เธอสามารถเดาได้ว่าสัตว์จะตัดสินใจอย่างไร โดยอิงจากตัวอย่างการทำงานของระบบประสาทจากการแก้ปัญหาซ้ำๆ หลายครั้ง ยิ่งใช้เมาส์เชี่ยวชาญมากเท่าไร ก็ยิ่งตัดสินใจได้แม่นยำมากขึ้นเท่านั้น และทำให้เสียสมาธิน้อยลง และความสามารถในการคาดการณ์ของโครงข่ายประสาทเทียมก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้น

การวิจัยยังให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับบทบาทของการกระตุ้นและการยับยั้งในเซลล์ประสาทที่เกิดขึ้นระหว่างการรับรู้ แบบจำลองทางชีวฟิสิกส์จะช่วยให้เข้าใจว่า synapses เหล่านี้ทำงานบนเครือข่ายย่อยของสมองอย่างไรเมื่อทำการตัดสินใจ

ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์จาก University College London พบว่า อาการสะอึกมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาสมองของเด็ก เพื่อนร่วมงานของพวกเขาจากออสเตรเลีย แคนาดา ฮังการี และฝรั่งเศส ได้พบตัวรับในสมองที่มีหน้าที่ควบคุมอารมณ์ไม่ดี