Βρέφη: Ο εγκέφαλός τους οργανώνει τον κόσμο από πολύ νωρίς – Τι ανακάλυψαν οι νευροεπιστήμονες

Τα βρέφη μπορούν να ξεχωρίζουν και να κατηγοριοποιούν διαφορετικά αντικείμενα ήδη από την ηλικία των δύο μηνών. Πολύ νωρίτερα απ’ ό,τι πίστευαν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες, σύμφωνα τουλάχιστον με νέα έρευνα νευροεπιστημόνων του Trinity College στο Δουβλίνο.

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Neuroscience, συνδύασε απεικόνιση της εγκεφαλικής δραστηριότητας και εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης, προκειμένου οι ερευνητές να κατανοήσουν πώς οργανώνει ο εγκέφαλος των μωρών όσα βλέπει.

Τα ευρήματα έδειξαν ότι τα βρέφη όχι μόνο μπορούν να κατηγοριοποιούν τα αντικείμενα, αλλά μαθαίνουν να τα ξεχωρίζουν και να τα οργανώνουν με τρόπο πιο γρήγορο και πιο αποτελεσματικό από τα σημερινά συστήματα τεχνητής νοημοσύνης.

Βρέφη – Τι αποδυκνείει η μελέτη για τον εγκέφαλό τους

«Γονείς και επιστήμονες αναρωτιούνται εδώ και χρόνια τι ακριβώς συμβαίνει στο μυαλό ενός μωρού και πώς αντιλαμβάνεται τον κόσμο γύρω του. Η μελέτη αυτή αναδεικνύει τον πλούτο της εγκεφαλικής λειτουργίας ήδη από τον πρώτο χρόνο ζωής», εξηγεί η δρ Κλιόνα Ο’Ντόχερτι, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

«Παρότι στους δύο μήνες τα βρέφη δεν μπορούν ακόμη να εκφραστούν με λόγια ή να ελέγχουν με ακρίβεια τις κινήσεις τους, ο εγκέφαλός τους δεν περιορίζεται στο να αναγνωρίζει απλώς πώς μοιάζουν τα αντικείμενα, αλλά αρχίζει ήδη να τα κατατάσσει σε κατηγορίες.

»Αυτό δείχνει ότι τα θεμέλια της οπτικής νόησης υπάρχουν από πολύ νωρίς, πολύ νωρίτερα απ’ όσο πιστεύαμε μέχρι σήμερα» συνεχίζει η Κλιόνα Ο’Ντόχερτι.

Πώς μελετήθηκε ο εγκέφαλος των βρεφών

Η ερευνητική ομάδα μελέτησε  130 βρέφη ηλικίας δύο μηνών. Ξαπλωμένα σε άνετα μαξιλάρια και φορώντας ακουστικά που μείωναν τον θόρυβο, τα μωρά παρακολούθησαν φωτεινές, πολύχρωμες εικόνες για 15 έως 20 λεπτά.

Αυτό επέτρεψε στους επιστήμονες να καταγράψουν, μέσω λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI), τη δραστηριότητα του εγκεφάλου των βρεφών καθώς τους παρουσίαζαν εικόνες από 12 απλά αντικείμενα, όπως μια γάτα, ένα δέντρο, ένα λαστιχένιο παπάκι ή ένα καρότσι αγορών.

Οι ίδιες εικόνες επαναλαμβάνονταν πολλές φορές, έτσι ώστε να διαπιστωθεί αν ο εγκέφαλος «ανταποκρίνεται» με σταθερό και χαρακτηριστικό τρόπο σε κάθε αντικείμενο, δηλαδή αν ενεργοποιούνται τα ίδια νευρωνικά κυκλώματα κάθε φορά που το βρέφος βλέπει, για παράδειγμα, μια γάτα.

Επιπλέον, οι επιστήμονες εξέτασαν αν τα μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας διαφέρουν μεταξύ των αντικειμένων, π.χ. διαφορετικό μοτίβο για μια γάτα και διαφορετικό για ένα δέντρο.

Αν αυτό συμβαίνει, τότε φαίνεται ότι ο βρεφικός εγκέφαλος έχει ήδη την ικανότητα να ξεχωρίζει και να οργανώνει τα ερεθίσματα σε κατηγορίες, με τρόπο που θυμίζει το πώς ένας υπολογιστής μαθαίνει να διακρίνει εικόνες μέσω τεχνητής νοημοσύνης.

Μάλιστα, σε ορισμένες περιπτώσεις, τα μωρά φαίνεται να διαχωρίζουν τα οπτικά ερεθίσματα με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι ένας υπολογιστικός αλγόριθμος, κάτι που δείχνει πόσο εντυπωσιακά και αποτελεσματικά λειτουργεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος ήδη από τη βρεφική ηλικία.

Να σημειωθεί, ότι αυτό δεν σημαίνει ότι τα μωρά καταλαβαίνουν τι βλέπουν, αλλά σημαίνει ότι ο εγκέφαλός τους αναπτύσσει από νωρίς εσωτερικούς μηχανισμούς αναγνώρισης και διάκρισης.

«Πρόκειται για τη μεγαλύτερη έως σήμερα διαχρονική μελέτη με fMRI σε βρέφη που ήταν ξύπνια κατά την εξέταση. Το πλούσιο αυτό σύνολο δεδομένων ανοίγει έναν εντελώς νέο τρόπο να μετράμε τι σκέφτονται τα μωρά από πολύ νωρίς.

»Παράλληλα, αναδεικνύει τη δυνατότητα χρήσης της νευροαπεικόνισης και των υπολογιστικών μοντέλων ως διαγνωστικών εργαλείων ακόμη και σε πολύ μικρή ηλικία», εξηγεί ο επικεφαλής της ομάδας Ρόντρι Κιούζακ, καθηγητής Γνωσιακής Νευροεπιστήμης στο Trinity College.

«Τα μωρά μαθαίνουν πολύ πιο γρήγορα από τα σημερινά μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης και, μελετώντας πώς το καταφέρνουν, ελπίζουμε να εμπνεύσουμε μια νέα γενιά συστημάτων ΑΙ που θα μαθαίνουν πιο αποδοτικά, μειώνοντας έτσι το οικονομικό και περιβαλλοντικό τους κόστος» συνεχίζει.

Χρησιμότητα για την Ιατρική και την Τεχνολογία

Η δρ Άννα Τρούτσι, που είναι συν-συγγραφέας της μελέτης, σημειώνει ότι μέχρι πρόσφατα δεν υπήρχε αξιόπιστος τρόπος να μετρηθεί πώς συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου των βρεφών επεξεργάζονται τις οπτικές πληροφορίες.

Όπως λέει, ο συνδυασμός τεχνητής νοημοσύνης και νευροαπεικόνισης προσφέρει μια μοναδική ματιά στον τρόπο με τον οποίο μαθαίνουν τα μωρά τον πρώτο χρόνο της ζωής τους.

«Ο πρώτος χρόνος είναι περίοδος ταχείας και σύνθετης ανάπτυξης του εγκεφάλου. Η μελέτη αυτή προσφέρει θεμελιώδη νέα γνώση που μπορεί να καθοδηγήσει την προσχολική εκπαίδευση, να στηρίξει την κλινική αντιμετώπιση νευροαναπτυξιακών διαταραχών και να εμπνεύσει πιο “βιολογικά” μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης».

Φωτογραφία: istock