امروز : یکشنبه, 28 آبان 1396
کشف بخشی از مغز که مفاهیم فیزیک را درک می کند
3/67 امتیاز از 9 رای
 علم و دانش  |     |   164

بسیاری از دانشجویان رشته‌های علوم از جنبه‌های پیچیده‌ی علم فیزیک وحشت دارند؛ اما صرف‌نظر از معادلات ریاضی که چگونگی رفتارها و کنش‌های فیزیکی را در جهان و در زندگی واقعی به ما نشان می‌دهند، همه‌ی ما یک درک کلی از چگونگی حرکت، سقوط، جهش و لرزش اشیاء پیرامون خود داریم. اکنون محققان می‌گویند منطقه‌ای را در مغز شناسایی کرده‌اند که مسئول درک مفاهیم فیزیک و محاسبات سریع حرکات فیزیکی اشیا است و آن را موتور فیزیک مغز (brain’s physics engine) می‌نامند.جیسون فیشر، دانشمند علوم شناختی از دانشگاه جانز هاپکینز، در این مورد می‌گوید:

ما همواره در حال شبیه‌سازی فیزیکی هستیم و این شبیه‌سازی ما را آماده می‌کند تا آن زمان که در زندگی واقعی‌مان نیاز داریم، بتوانیم این مفاهیم فیزیکی را عملی کنیم و این از مهم‌ترین جنبه‌های علوم شناختی برای زنده ماندن و بقا است. اما تاکنون تقریبا هیچ اقدام مهمی برای مطالعه و شناخت این قسمت از مغز که توانایی درک و شبیه‌سازی مفاهیم فیزیکی را دارد، صورت نگرفته است.

نکته‌ی جالب این است که محاسبات فیزیکی که به نظر ماهیت بصری دارند؛ مانند زمانی که سعی می‌کنید پیش‌بینی کنید توپ بسکتبال بعد از اینکه به کناره‌ی حلقه یا به تخته‌ی پشت تور برخورد می‌کند، به کدام سمت حرکت خواهد کرد. منطقه‌ای از مغز که چنین محاسبات سریعی انجام می‌دهد، مرکز بینایی مغز شما نیست بلکه این محاسبات در قسمت‌هایی از مغز صورت می‌گیرد که حرکت شما را برنامه‌ریزی می‌کند. این مناطق، قشر مخ Permotor Cortex و Supplementary motor area نامیده می‌شوند. فیشر در ادامه می‌افزاید:

یافته‌های ما نشان می‌دهد که درک ما از فیزیک با تصمیم‌گیری برای حرکت در مغزمان کاملا به یکدیگر مرتبط هستند. دانشمندان تصور می‌کنند به همین دلیل است که کودکان نوپا نمونه‌های اولیه و ساده از فیزیک را در زندگی واقعی هم‌زمان با رشد مهارت‌های حرکتی خود می‌آموزند. کودکان با در دست گرفتن و بررسی اشیا، نحوه‌ی کار کردن و عملکرد آن‌ها را می‌آموزند. همچنین زمانی که ما دست خود را دراز می‌کنیم تا اشیا را به درستی و با استفاده از مقدار نیروی مناسب از مکانی برداریم، در آن لحظه ما به درک درستی از فیزیک نیاز داریم.

برای شناسایی این منطقه در مغز انسان که محاسبات و تجزیه و تحلیل‌های فیزیکی را انجام می‌دهد؛ فیشر به همراه یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه MIT از ۱۲ داوطلبی که در آزمون شرکت کرده بودند، خواستند ویدئویی را که شبیه به بازی فکری Jenga بود، تماشا کنند. در این ویدئو قطعاتی برای ساختن یک سازه‌‌ی بلند مانند یک برج روی هم قرار می‌گرفت. در همین حین فعالیت مغزی این افراد از طریق fMRI اسکن می‌شد. در نهایت از افراد داوطلب خواسته شد تا مکان فرود هر کدام از این قطعات را در صورت فروریختن سازه پیش‌بینی کنند. نتایج این اسکن نشان داد که Permotor Cortex و Supplementary motor area در این پیش‌بینی‌ها بیشترین نقش را داشته‌اند. در حالی که با انجام یک آزمایش بینایی ساده که در آن افراد آزمون‌شونده فقط لازم بود تشخیص بدهند که در این سازه‌ی ایستا و ساکن بیشتر از قطعات آبی استفاده شده است یا قطعات زرد، دانشمندان پی بردند منطقه‌ای از مغز که موتور فیزیک نامیده می‌شود، در طی این آزمایش هیچ فعالیتی نداشته است.طبق گفته‌ی این محققان، بدون در نظر گرفتن اینکه آیا جواب این افراد در مورد محل فروافتادن قطعات سازه درست بوده است یا نه، به طور کلی زمانی که این افراد سعی می‌کردند چگونگی افتادن قطعات را پیش‌بینی کنند، Permotor Cortex و Supplementary motor area قسمت‌هایی از مغز بودند که در این میان نقش داشتند.این گروه تحقیقاتی طی دو آزمون جداگانه‌ی دیگر، به شواهدی دست یافته‌اند که فعالیت مغزی مشابه با آزمایش‌های قبلی نشان می‌دهد. در آزمایش اول، افراد آزمون‌شونده، ویدئویی را تماشا می‌کنند که در آن دو نقطه به بالا و پایین حرکت می‌کنند و این افراد باید سعی کنند که محل حرکت بعدی این نقطه‌ها را پیش‌بینی کنند، اما در آزمایش دوم، از افراد آزمون‌شونده خواسته شد تا بدون اینکه به سؤالاتی پاسخ دهند، فقط فیلم کوتاه علمی با محتوای فیزیک را در حالی که فعالیت مغزی آن‌ها در طی آزمون مانیتور می‌شد، تماشا کنند. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که موتور فیزیک مغز در این افراد به فعالیت واداشته شده است و مفاهیم علمی موجود در فیلم باعث فعالیت قسمت‌های Permotor Cortex و Supplementary motor area در مغز می‌شود. همچنین این آزمایش‌ها نشان داده است که حتی اگر افراد آزمون‌شونده هوشیارانه و با تمرکز این فیلم‌های کوتاه علمی را تماشا نکنند، بین میزان مفاهیم فیزیکی موجود در فیلم و میزان فعالیت‌های مغزی این افراد یک رابطه‌ی مستقیم وجود دارد. فیشر در ادامه می‌گوید:

این آزمایش نشان می‌دهد ما همواره در حال استنتاج و نتیجه‌گیری فیزیکی در مغزمان هستیم و حتی زمانی که آگاهانه به مفاهیم فیزیک فکر نمی‌کنیم، این اتفاق در ذهن‌مان در حال رخ دادن است.

باید به این نکته‌ی مهم اشاره کنیم که این مطالعات در مقیاس کوچک و با کمک یک گروه آزمون‌شونده‌ی کوچک انجام شده است، بنابراین یافته‌های حاصل از این آزمایش‌ها باید به طور گسترده‌تر و با حضور تعداد شرکت‌کنندگان بیشتر، دوباره مورد بررسی قرار بگیرد. این محققان می‌گویند اگر این یافته‌ها مورد بررسی بیشتر قرار بگیرند، می‌توانند در طراحی و ساخت بهتر روبات‌هایی که موتور فیزیک مشابه با انسان‌ها دارند، بسیار سودمند باشند. همچنین تحقیقات در این زمینه ممکن است باعث شود که دانشمندان درباره‌ی اختلالات حرکتی مانند اپراکسیا (Apraxia) به اطلاعات بیشتری دست پیدا کنند. در این اختلال مغز انسان توانایی برنامه‌ریزی و هماهنگی برای حرکت عضله ندارد و فرد مبتلا نمی‌تواند حرکات ارادی و هدفمند انجام دهد. این اولین باری نیست که دانشمندان توانسته‌اند به مدارک و شواهدی درباره‌ی افکار مبتنی بر فیزیک در مغز انسان دست یابند. در اوایل سال جاری، یک گروه از محققان ژاپنی کشف کردند که حتی گربه‌ها نیز یک درک غریزی درباره‌ی فیزیک دارند. در آزمایش‌های انجام‌شده از ظرف‌هایی استفاده شده بود که یا تولید صدا می‌کردند یا اینکه هیچ صدایی ایجاد نمی‌کردند که این تولید صدا حیوانات مورد آزمایش را در تشخیص اینکه آیا درون ظرف چیزی وجود دارد یا نه راهنمایی می‌کرد.دانشمندان هر روز به اطلاعات بیشتری درباره‌ی مغز انسان دست می‌یابند. تنها در یک ماه گذشته دانشمندان توانسته‌اند، ۱۰۰ منطقه‌ی جدید را در مغز انسان شناسایی کنند. این یک زمان هیجان‌انگیز برای علم عصب‌شناسی است و محققان مشتاقانه منتظر هستند تا دریابند که مغز انسان چه توانایی‌های دیگری دارد.

برچسب ها :  

نظر خود را به اشتراک بگذارید