Δεν πειράζει να ξεδιπλώνετε τα μυστήρια του ανθρώπινου εγκεφάλου. Μια νέα μελέτη δείχνει ότι οι νευροεπιστήμονες ίσως δεν έχουν ούτε τα αναλυτικά εργαλεία για να κατανοήσουν την πολύ απλούστερη λογική που οδηγεί τον «εγκέφαλο» στο «Donkey Kong».
Σε ένα πείραμα σκέψης, δύο ερευνητές ζήτησαν την ερώτηση: Μπορεί ένας νευροεπιστήμονας να καταλάβει έναν μικροεπεξεργαστή; Δηλαδή, εάν θεωρήσουμε ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι ένας εξαιρετικά πολύπλοκος υπολογιστής, οι νευροεπιστήμονες θα μπορούσαν να εφαρμόσουν τις ευρέως χρησιμοποιούμενες προσεγγίσεις τους για να αναλύσουν έναν απλό υπολογιστή;
Πόσο απλό; Αποφάσισαν να δοκιμάσουν το Atari 2600, το οποίο το 1981 ήταν μια υπερσύγχρονη κονσόλα παιχνιδιών - με αυτό που ήταν τότε ένας φουσκωμένος μικροεπεξεργαστής 6502 - ο οποίος εισήγαγε τον κόσμο στην απειλητική γοργάλα, Donkey Kong.
Οι ερευνητές - ο Eric Jonas, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley και ο Konrad Kording, καθηγητής φυσικής ιατρικής και αποκατάστασης / φυσιολογίας στο Πανεπιστήμιο Northwestern στο Σικάγο, επέλεξαν το Atari 2600 ως "μοντέλο οργανισμού" αρκετά για να παρουσιάσουν μια αναλυτική πρόκληση, όμως οι μηχανικοί που το δημιούργησαν το είχαν χαρτογραφήσει και το κατάλαβαν πλήρως.
Για να μιμηθούν μια τυπική μελέτη για τον εγκέφαλο, εξέτασαν τρεις τύπους "συμπεριφορών" για το Atari 2600 με τη μορφή τριών διαφορετικών παιχνιδιών: "Donkey Kong", "Space Invaders" και "Pitfall!" Στη συνέχεια εφάρμοσαν μερικές από τις μεθόδους ανάλυσης δεδομένων που χρησιμοποιούνται συνήθως στη νευροεπιστήμη για να δουν αν αυτές οι μέθοδοι αποκαλύπτουν πώς ο εγκέφαλος Atari - ο μικροεπεξεργαστής του - επεξεργάζεται τις πληροφορίες.
Οι μέθοδοι «αποκάλυψαν ενδιαφέρουσα δομή» μέσα στον μικροεπεξεργαστή, γράφουν οι ερευνητές στο έγγραφο που περιγράφει το πείραμα. "Εντούτοις, στην περίπτωση του επεξεργαστή, γνωρίζουμε τη λειτουργία και τη δομή του, και τα αποτελέσματά μας παρέμειναν ελάχιστα από αυτό που θα ονομάζαμε ικανοποιητική κατανόηση" του εγκέφαλου Atari.
Τα αποτελέσματα του πειράματός τους δημοσιεύθηκαν σήμερα (12 Ιανουαρίου) στο περιοδικό PLOS Computational Biology.
Το πεδίο της νευροεπιστήμης περιμένει μια έκπληξη δεδομένων από νέα, μεγάλα και καλά χρηματοδοτούμενα ερευνητικά προγράμματα που έχουν αναπτυχθεί για να κατανοήσουν το ανθρώπινο μυαλό, όπως η πρωτοβουλία Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN), δήλωσε ο Jonas στο Live Science. Ωστόσο, ο Jonas είπε ότι αμφισβητεί την αξία τέτοιων δεδομένων αν τα αποτελέσματα δεν μπορούν να κατανοηθούν σωστά.
"Καθώς οι άνθρωποι κάνουν την υπολογιστική νευροεπιστήμη, αγωνίζομαι πραγματικά για να κατανοήσουμε ακόμη και τα συγκριτικά μικρά δεδομένα που αποκτούμε σήμερα, εν μέρει επειδή δεν έχουμε κανένα είδος« αλήθειας », είπε ο Jonas. "Αλλά αν διάφορα συνθετικά συστήματα όπως οι κλασσικοί μικροεπεξεργαστές μπορούν να χρησιμεύσουν ως δοκιμαστικό κρεβάτι, ίσως μπορούμε να κάνουμε ταχύτερη πρόοδο".
Έτσι, είναι "παιχνίδι πάνω" για τις τρέχουσες μεθόδους της νευροεπιστήμης;
"Είμαι πραγματικά πολύ θετική για την πρόοδο στη νευροεπιστήμη", δήλωσε ο Kording, ο οποίος είναι επίσης ερευνητής στο Ινστιτούτο Αποκατάστασης του Σικάγου. "Το γεγονός ότι το πεδίο είναι σε θέση να πάρει σοβαρά υπόψη τη συμβολή μας δείχνει ότι τουλάχιστον έχουν σχέδια να ξεπεράσουν τα προβλήματα που τονίζουμε".
Ο Kording ανέφερε ότι περισσότεροι από 80.000 άνθρωποι είδαν μια παλαιότερη έκδοση του χαρτιού σε έναν διακομιστή προεκτύπωσης. Πολλοί το αγάπησαν, είπε, αν και πολλοί το μισούσαν. Αλλά ήταν χαρούμενος που ο ίδιος και ο Jonas ξεκίνησαν διάλογο.
Ο Terrence Sejnowski, ο οποίος διευθύνει το Εργαστήριο Υπολογιστικής Νευροβιολογίας στο Ινστιτούτο Βιολογικών Μελετών Salk στο Σαν Ντιέγκο, δήλωσε στην Live Science ότι εκτιμά την ανάγκη για τους ερευνητές να αναπτύξουν ένα καλύτερο εννοιολογικό πλαίσιο για την κατανόηση της νευρικής επεξεργασίας. Πράγματι, ο Sejnowski ήταν ο πρώτος συγγραφέας ενός εγγράφου του 2014 στο περιοδικό Nature Neuroscience, το οποίο πολλοί στον τομέα θεωρούν έναν οδικό χάρτη για τον τρόπο ανάλυσης των μαζικών και ποικίλων συνόλων δεδομένων νευροεπιστημών που αναμένεται να προκύψουν από ερευνητικά έργα στην επόμενα χρόνια.
Αλλά δεν είναι πεπεισμένος ότι το Atari 2600 είναι ένας κατάλληλος οργανισμός για τον έλεγχο των αναλυτικών εργαλείων της νευροεπιστήμης.
"Ο μικροεπεξεργαστής και ο εγκέφαλος είναι δύο τελείως διαφορετικοί τύποι υπολογιστών και δεν πρέπει να εκπλήσσομαι ότι χρειάζονται διαφορετικές μέθοδοι για να τις αναλύσουμε", δήλωσε ο Sejnowski. "Ας κάνουμε το αντίστροφο πείραμα και να αναλύσουμε τον εγκέφαλο χρησιμοποιώντας μεθόδους που λειτουργούν για μικροσκοπικά, χρησιμοποιώντας έναν λογικό αναλυτή. Αυτό λειτουργεί εξαιρετικά σε μικροσκοπικά αντίστροφη μηχανική αλλά θα αποτύγχανε εντελώς με τον εγκέφαλο επειδή ο εγκέφαλος δεν είναι ψηφιακό τσιπ".
Βεβαίως, ο εγκέφαλος είναι ένα αποθαρρυντικό είδος υπολογιστή. Και καθώς οι νευροεπιστήμονες προχωρούν για να ξεδιπλώσουν τα μυστήρια, πρέπει να νιώθουν λίγο σαν το μικρό Mario, παλεύοντας για πάντα εμπόδια στο φαινομενικά ατελείωτο ταξίδι τους σε άγνωστα σφαίρα.
