برای نزدیک به یک دهه، تیمی از محققان در آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) تلاش کرده‌اند تا کشف کنند چرا برخی از تصاویر در ذهن مردم باقی می‌مانند در حالی که بسیاری دیگر محو می‌شوند. برای انجام این کار، آن‌ها به نقشه‌برداری از پویایی‌های فضایی-زمانی مغز درگیر در تشخیص تصویر بصری پرداختند. و اکنون، برای اولین بار، دانشمندان از ترکیب نقاط قوت مغناطیس مغزی (MEG)، که زمان فعالیت مغز را ثبت می کند، و تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI)، که مناطق فعال مغز را شناسایی می کند، برای تعیین دقیق زمان و زمان استفاده کرده اند. جایی که مغز تصویر خاطرات را پردازش می کند.

مطالعه دسترسی آزاد آنها، منتشر شده در این ماه در زیست شناسی PLOS، از 78 جفت تصویر مربوط به یک مفهوم استفاده کرد اما در رتبه بندی به یاد ماندنی آنها متفاوت بود – یکی بسیار به یاد ماندنی بود و دیگری به راحتی فراموش می شد. این تصاویر با صحنه‌های اسکیت‌برد، حیوانات در محیط‌های مختلف، اشیاء روزمره مانند فنجان و صندلی، مناظر طبیعی مانند جنگل‌ها و سواحل، صحنه‌های شهری از خیابان‌ها و ساختمان‌ها و چهره‌هایی که حالت‌های مختلف را نشان می‌دهند به ۱۵ نفر نشان داده شد. چیزی که آنها دریافتند این بود که شبکه‌ای توزیع‌شده‌تر از نواحی مغز نسبت به آنچه قبلاً تصور می‌شد، فعالانه در فرآیندهای رمزگذاری و نگهداری که زمینه‌ساز به خاطر سپردن است، درگیر هستند.

بنجامین لاهنر، دانشجوی دکترا در مهندسی برق و علوم کامپیوتر در MIT، یکی از شرکت‌های وابسته به CSAIL، می‌گوید: «مردم تمایل دارند برخی از تصاویر را بهتر از دیگران به خاطر بسپارند، حتی زمانی که از نظر مفهومی شبیه به هم هستند، مانند صحنه‌های مختلف شخصی که سوار اسکیت‌برد می‌شود. اولین نویسنده مطالعه ما نشانه‌ای از حافظه بصری را شناسایی کردیم که حدود 300 میلی‌ثانیه پس از مشاهده یک تصویر ظاهر می‌شود و شامل نواحی در قشر اکسیپیتال شکمی و قشر زمانی است که اطلاعاتی مانند درک رنگ و تشخیص اشیا را پردازش می‌کند. این امضا نشان می‌دهد که تصاویر بسیار خاطره‌انگیز پاسخ‌های مغزی قوی‌تر و پایدارتر را به‌ویژه در مناطقی مانند قشر بینایی اولیه که قبلاً در پردازش حافظه دست کم گرفته بودیم، ایجاد می‌کنند.

در حالی که تصاویر بسیار به یاد ماندنی پاسخ بالاتر و طولانی تری را برای حدود نیم ثانیه حفظ می کنند، پاسخ به تصاویر کمتر به یاد ماندنی به سرعت کاهش می یابد. به گفته لانر، این بینش می تواند درک ما از چگونگی شکل گیری و تداوم خاطرات را دوباره تعریف کند. این تیم تصور می کند که این تحقیق پتانسیلی برای کاربردهای بالینی آینده، به ویژه در تشخیص زودهنگام و درمان اختلالات مرتبط با حافظه دارد.

روش همجوشی MEG/fMRI که در آزمایشگاه دانشمند ارشد CSAIL Aude Oliva توسعه یافته است، به طرز ماهرانه‌ای پویایی مکانی و زمانی مغز را به تصویر می‌کشد و بر محدودیت‌های سنتی ویژگی‌های مکانی یا زمانی غلبه می‌کند. روش ادغام کمک کوچکی از دوست یادگیری ماشینی خود برای بررسی و مقایسه بهتر فعالیت مغز هنگام مشاهده تصاویر مختلف داشت. آنها یک “ماتریس بازنمایی” ایجاد کردند که مانند یک نمودار دقیق است که نشان می دهد چقدر پاسخ های عصبی در مناطق مختلف مغز مشابه هستند. این نمودار به آنها کمک کرد تا الگوهای مکانی و زمانی که مغز آنچه را که ما می بینیم پردازش می کند را شناسایی کنند.

انتخاب جفت‌های تصویری مشابه با نمرات به یاد ماندنی بالا و پایین، عنصر حیاتی در بازگشایی این بینش‌های خاطره‌انگیز بود. لانر فرآیند جمع‌آوری داده‌های رفتاری را برای تخصیص امتیازهای به یاد ماندنی تصویر توضیح داد، جایی که آنها مجموعه‌ای متنوع از تصاویر با حافظه بالا و پایین را با بازنمایی متعادل در دسته‌های بصری مختلف انتخاب کردند.

علیرغم گام های برداشته شده، این تیم به چندین محدودیت اشاره می کند. اگرچه این کار می‌تواند نواحی مغز را شناسایی کند که اثرات حافظه قابل توجهی را نشان می‌دهند، اما نمی‌تواند عملکرد مناطق را از نظر نحوه کمک به رمزگذاری/بازیابی بهتر از حافظه روشن کند.

اولیوا می‌گوید: «درک اساس عصبی یادآوری، راه‌های هیجان‌انگیزی را برای پیشرفت بالینی، به‌ویژه در تشخیص زودهنگام و درمان اختلالات مرتبط با حافظه باز می‌کند.» “امضای مغزی خاصی که ما برای به خاطر سپردن شناسایی کرده ایم ممکن است به نشانگرهای زیستی اولیه برای بیماری آلزایمر و سایر زوال عقل منجر شود.” این تحقیق راه را برای استراتژی‌های مداخله‌ای جدید هموار می‌کند که به‌خوبی با نیمرخ عصبی فرد تنظیم می‌شوند و به طور بالقوه چشم‌انداز درمانی را برای اختلال حافظه تغییر می‌دهند و به طور قابل‌توجهی نتایج بیمار را بهبود می‌بخشند.

ویلما بینبریج، استادیار روانشناسی در دانشگاه شیکاگو، که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: «این یافته‌ها هیجان‌انگیز هستند، زیرا به ما بینشی از آنچه در مغز بین دیدن چیزی و تسلیم کردن آن به حافظه می‌افتد، می‌دهند.» “محققان در اینجا یک سیگنال قشری را دریافت می کنند که منعکس کننده چیزهایی است که باید به خاطر بسپارید و آنچه را می توان زود فراموش کرد.”

لانر و اولیوا که همچنین مدیر تعامل صنعت استراتژیک در کالج محاسباتی MIT شوارتزمن، مدیر MIT-IBM واتسون AI آزمایشگاه MIT-IBM و محقق اصلی CSAIL است، به یلدا محسن زاده استادیار دانشگاه وسترن و کیتلین مولین محقق دانشگاه یورک می پیوندند. کاغذ. این تیم یک کمک هزینه ابزار مشترک از مؤسسه ملی بهداشت را تأیید می کند و کار آنها توسط کمک هزینه تحصیلی دانشکده Vannevar Bush از طریق کمک مالی از دفتر تحقیقات دریایی، جایزه ای از بنیاد ملی علوم، یک جایزه ابتکاری تحقیقاتی دانشگاهی چند رشته ای تأمین شده است. کمک مالی از دفتر تحقیقات علمی ارتش و بورسیه تحصیلی EECS MathWorks. مقاله آنها در زیست شناسی PLOS.