Yeni Araştırma, Zekanın Beynin Tek Bir Kısmından Gelmediğini, Tüm Ağdan Ortaya Çıktığını Ortaya Çıkardı

Onlarca yıldır bilim insanları insanın biyolojik kökenlerini araştırıyor istihbarat Beynin komuta merkezini, yani bazı insanların sorunları çözmede, hızlı öğrenmede veya yeni zorluklara uyum sağlamada neden başarılı olduğunu açıklayan belirli bir bölge veya ağı araştırdılar.

Ancak yeni bir çalışma, bu uzun süredir devam eden arayışın yanlış soruyu soruyor olabileceğini öne sürüyor. Belirli bir beyin bölgesinden ortaya çıkmak yerine, insan zekası tümünün nasıl ortaya çıkabileceği beyin birbirine bağlı bir sistem olarak birlikte çalışır.

Bu sonuç yeni bir analizden geliyor beyin Yüzlerce katılımcıdan alınan verileri görüntüleyerek, genel zekanın en iyi şekilde bireysel beyin alanlarıyla değil, beynin küresel ağının mimarisiyle açıklandığını buldu.

Bulgular, sinir biliminde, zekanın beynin konektomunda (farklı bölgeleri birbirine bağlayan yapısal ve işlevsel bağlantılar ağı) büyük ölçekli koordinasyondan ortaya çıktığı yönünde giderek büyüyen bir teoriyi destekliyor.

Araştırmada yayınlandı Doğa İletişimibeyindeki belirli "istihbarat merkezlerini" tanımlamaya odaklanan onlarca yıllık çalışmaya meydan okuyor ve bunun yerine zekanın geniş çapta dağıtılmış sinir ağlarının koordineli aktivitesinden ortaya çıktığı daha karmaşık bir tabloya işaret ediyor.

Notre Dame İnsan Nörogörüntüleme Merkezi'nin ortak yazarı ve yöneticisi Dr. Aron Barbey, "Zeka sorunu işlevsel yerelleştirme sorunu değildir" dedi. basın bülteni. “Ancak daha temel soru, zekanın küresel beyin fonksiyonunu yöneten ilkelerden nasıl ortaya çıktığı, dağıtılmış ağların nasıl iletişim kurduğu ve kolektif olarak bilgiyi nasıl işlediğidir.”

​Tek “İstihbarat Merkezi” Fikrinin Ötesine Geçmek

Modern sinir biliminin çoğunda zeka teorileri, daha yüksek bilişi harekete geçirdiği düşünülen belirli beyin bölgelerine odaklanmıştır. Bu modellerin en etkililerinden biri olan Parieto-Frontal Entegrasyon Teorisi (P-FIT), zekanın öncelikle frontal ve parietal loblardaki bölgeler arasındaki etkileşimlerden kaynaklandığını öne sürmektedir.

Ancak ağ sinir bilimindeki ilerlemeler bu görüşe meydan okumaya başladı.

görmek yerine beyin Bağımsız olarak çalışan özel modüllerin bir koleksiyonu olarak ağ sinir bilimi, beyni daha çok karmaşık bir iletişim sistemi gibi ele alır; burada bilişsel yetenekler, bilginin küresel bir bağlantı ağı boyunca ne kadar verimli bir şekilde hareket ettiğine bağlıdır.

Bu yakın tarihli çalışmada, Notre Dame Üniversitesi ve Stony Brook Üniversitesi'nden araştırmacılar, zekanın beynin verimli sistem çapında iletişim kapasitesini yansıttığını öne süren bir çerçeve olan Ağ Sinirbilimi Teorisi'ni (NNT) kullanarak bu fikri doğrudan test etmeye başladılar.

Ağ Sinirbilimi Teorisine göre zeka, birden fazla ağdaki dağıtılmış işlemeye bağlıdır. beyin ağlarızayıf uzun menzilli bağlantılar, ağ etkileşimlerini düzenleyen modal kontrol bölgeleri ve yerel uzmanlığı küresel entegrasyonla dengeleyen küçük dünya mimarisi.

Beynin Küresel Ağını Analiz Etmek

Bu tahminleri araştırmak için araştırmacılar analiz etti beyin Türünün en büyük ve en ayrıntılı veri kümelerinden biri olan Human Connectome Projesi'nden alınan 831 sağlıklı genç yetişkinden alınan görüntüleme ve bilişsel veriler.

Katılımcılar, genellikle "g faktörü" olarak adlandırılan, genel zekayı ölçmek için tasarlanmış bir dizi bilişsel testi tamamladılar. Bu testler kelime bilgisi, işlem hızı gibi yetenekleri değerlendirdi. çalışma belleğimuhakeme ve mekansal algı.

Araştırmacılar, gelişmiş istatistiksel modellemeyi kullanarak bu testlerden tek bir gizli zeka puanı çıkardılar. Bu puan toplam varyansın yaklaşık yüzde 59'unu oluşturuyordu. bilişsel Veri kümesi genelinde performans.

Araştırmacılar daha sonra bu zeka puanlarını, her katılımcının hem dinlenme durumu fonksiyonel MRI'sından hem de difüzyon ağırlıklı görüntülemeden elde edilen beyin bağlantısının ayrıntılı haritalarıyla karşılaştırdı.

Araştırmacılar, bu veri kaynaklarını birleştirerek beynin yapısal ve işlevsel konnektomunun bir modelini, yani farklı bölgelerin nasıl iletişim kurduğunun bir haritasını oluşturdular.

Analiz, bireysel ağları ayrı ayrı incelemek yerine, Beynin tüm iletişimi Mimarlık.

Sonuçlar, tüm beyin ağının bağlantısını içeren modellerin, zeka puanlarını tahmin etmede herhangi bir tek ağı temel alan modellere göre önemli ölçüde daha iyi olduğunu ortaya çıkardı.

Dağıtılmış Bir Ağ Olarak İstihbarat

Araştırmanın en açık bulgularından biri, zekanın birden fazla kişi arasındaki etkileşimlerle ilişkili olduğudur. beyin tek bir özel sistem yerine ağlar.

Bilişsel kontrolde yer alan fronto-parietal ağ gibi belirli ağlar zeka ile güçlü ilişkiler gösterse de hiçbiri tek başına veri setinin tamamında gözlemlenen modeli açıklayamıyor.

Bunun yerine, tahmine dayalı bağlantılar beynin tamamına dağıtıldı ve sıklıkla farklı ağları birbirine bağladı.

Bu, zekanın, beynin dikkat, algı, dil, hafıza ve yürütme kontrolünden sorumlu sistemler arasındaki bilgiyi koordine etme yeteneğinden ortaya çıktığını göstermektedir.

Başka bir deyişle zeka, beynin birçok farklı bilişsel süreci aynı anda entegre etme kapasitesini yansıtıyor gibi görünüyor.

Bir başka çarpıcı sonuç, araştırmacıların "zayıf bağlar" olarak adlandırdığı, yani uzak beyin bölgelerini birbirine bağlayan uzun mesafeli sinir bağlantılarıyla ilgiliydi.

İlk bakışta bu bağlantılar, bireysel ağlar içindeki daha güçlü yerel bağlantılardan daha az önemli görünebilir. Ancak araştırma bunun tersini buldu.

Daha zayıf olan ancak daha uzun mesafelere yayılan bağlantılar, daha yüksek zeka puanlarıyla daha güçlü bir şekilde ilişkilendirilme eğilimindeydi. Bu model, beynin uzak bölgeleri verimli bir şekilde birbirine bağlama yeteneğinin, esnek problem çözme ve uyarlanabilir düşünmede önemli bir rol oynayabileceğini öne sürüyor.

Uzun menzilli bağlantılar, bilginin farklı ağlar arasında dolaşmasına olanak tanıyarak karmaşık görevleri yerine getirirken beynin birden fazla bilişsel sistemden gelen bilgileri birleştirmesine olanak tanır.

Araştırmacılar bu mimariyi, birkaç uzun mesafe köprüsünün genel verimliliği önemli ölçüde artırdığı bir iletişim ağına benzetiyor.

Çalışma aynı zamanda ağ kontrolörleri gibi davranan belirli beyin bölgelerini de tanımladı; bunlar, görev taleplerine yanıt olarak beyni farklı işlevsel durumlara kaydırabilen alanlar.

Bu sözde "modal kontrol bölgeleri" ağlar arasındaki etkileşimleri düzenlemeye yardımcı olur ve beyni hedefe yönelik davranışı ve problem çözmeyi destekleyen konfigürasyonlara yönlendirir.

Daha yüksek zeka puanları, özellikle bilişsel kontrol ve duyusal işlemeyle bağlantılı bölgelerde daha güçlü modal kontrol profilleriyle ilişkilendirildi. Bu bulgu, zekanın, belirli beyin merkezlerinin tüm ağı ne kadar etkili bir şekilde yönlendirebileceğini kısmen yansıtabileceğini öne sürüyor.

Son olarak araştırmacılar, zekanın "küçük dünya" topolojisi olarak bilinen belirli bir ağ yapısıyla ilişkili olduğuna dair kanıtlar buldular.

Küçük dünya ağları, yoğun yerel bağlantı kümelerini, uzak kümeleri birbirine bağlayan daha az sayıda uzun menzilli bağlantıyla birleştirir. Bu mimari, kablolama maliyetlerini en aza indirirken bilginin bir ağ üzerinde hızla yayılmasına olanak tanıdığı için oldukça verimli kabul edilir.

Daha yüksek zeka puanlarına sahip katılımcılar, beyin ağlarında, hem daha büyük yerel kümelenme hem de daha kısa küresel iletişim yollarına yansıyan, daha güçlü küçük dünya organizasyonu sergileme eğilimindeydi.

Pratik anlamda bu, beyinlerinin bilginin bölgeler arasında hızlı ve esnek bir şekilde hareket edebileceği şekilde organize olduğu anlamına gelir.

Zekanın Sinirbilimini Yeniden Düşünmek

Birlikte ele alındığında bulgular, bilim adamlarının zekanın sinirsel temelleri hakkındaki düşüncelerindeki değişimi destekliyor.

Zeka, belirli bir bölge veya ağda lokalize olmaktan ziyade, beynin tüm iletişim sisteminin dinamik koordinasyonundan ortaya çıkabilir.

Çalışma, beynin küresel ağ mimarisini içeren modellerin, bireyler arasındaki zeka çeşitliliğinin önemli bir bölümünü açıkladığını buldu; bu, bağımsız bir veri kümesinde kopyalanan bir etkidir.

Sonuçlar insan zekasının gizemini tam olarak çözemese de, cevabın beyin ağlarının nasıl etkileşimde bulunduğunda yattığına dair güçlü kanıtlar sağlıyor.

Başka bir deyişle zeka, özellikle güçlü bir beyin bölgesine sahip olmakla ilgili olmayabilir. Bunun yerine beynin tamamının birlikte ne kadar etkili çalıştığına bağlı olabilir.

Araştırmacılar, bulgularının sinir bilimini ilerletmenin ötesinde, yapay zeka sistemlerinin gelecekteki tasarımına da etki edebileceğini söylüyor. Eğer insan zekası tek bir özel modülden değil de dağıtılmış bir ağın koordineli aktivitesinden ortaya çıkıyorsa, o zaman yapay zekanın en güçlü biçimleri de benzer şekilde birbirine bağlı birçok bileşen arasındaki esnek iletişime bağlı olabilir.

​Dr. Barbey, "Bu araştırma bizi, insan merkezli, biyolojik olarak ilham alan yapay zekadaki ilerlemeleri motive etmek için insan beyninin tasarım özelliklerinin nasıl kullanılacağını düşünmeye itebilir" dedi. "Birçok yapay zeka sistemi belirli görevleri çok iyi bir şekilde yerine getirebiliyor ancak yine de bildiklerini farklı durumlara uygulamakta zorlanıyorlar. İnsan zekası bu esneklikle tanımlanıyor ve insan beyninin benzersiz organizasyonunu yansıtıyor."

Tim McMillan emekli bir kolluk kuvveti yöneticisi, araştırmacı muhabir ve The Debrief'in kurucu ortağıdır. Yazıları genellikle savunma, ulusal güvenlik, İstihbarat Topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanmaktadır. Tim'i Twitter'da takip edebilirsiniz: @LtTimMcMillan. Tim'e e-posta yoluyla ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e-posta yoluyla: [email protected]