انعطاف‌پذیری شگفت‌انگیز مغز انسان

اولین مربی شناختی در ایران

صفحه نخست   عملکرد برتر   آموزش و یادگیری   یادگیری خود تنظیم   فراشناخت 

 مطالعه-خواندن   انگیزش و هیجان   سنجش و ارزشیابی   عصب روانشناسی

جمعه - 23 آبان 1404

مجله اینترنتی روان تنظیم

مجله تخصصی روانشناسی تربیتی شناختی

مغز و یادگیری

انعطاف‌پذیری شگفت‌انگیز مغز انسان

یادگیری، شتاب‌دهنده مغز است

انعطاف‌پذیری (Plasticity) شگفت‌انگیز مغز انسان عاملی اساسی در بقا و موفقیت گونه‌ی انسان است. مغز انسان به قدری انعطاف‌پذیر است که می‌تواند با آسیب‌های ساختاری عظیم، سازگار شود و همچنان عملکردهای شناختی پیشرفته (مثل زبان و ریاضیات) را حفظ کند.

این اصطلاح به توانایی مغز برای تغییر ساختار، عملکرد و برقراری ارتباطات جدید در پاسخ به تجربه‌ها، یادگیری یا آسیب‌ها اشاره دارد. مقاومت در برابر آسیب‌های عظیم مثال‌های بسیار سنگینی را ذکر می‌کند که در حالت عادی باید توانایی‌های حیاتی را نابود می‌کردند:

 نابینایی: از دست دادن کامل حس بینایی.

 از دست دادن یک نیمکره: حذف یا آسیب جدی به نیمی از مغز (مثلاً نیمکره چپ یا راست).

 انزوای اجتماعی: کمبود شدید محرک‌های محیطی که برای رشد طبیعی مغز حیاتی هستند.

با وجود این آسیب‌ها، عملکردهای سطح بالا که ما را انسان می‌سازند، مثل: زبان (تولید و درک)، ریاضیات، و خلاقیت هنری از بین نمی‌روند یا می‌توانند توسط بخش‌های سالم مغز بازسازی شوند.

یادگیری، شتاب‌دهنده مغز است و مدارهای قشر مغز با آموزش شکل می‌گیرند. این "شکل‌گیری" (یعنی انعطاف‌پذیری) قوی است؛ یعنی حتی اگر بخشی از سخت‌افزار مغز (نیمکره، یا مسیرهای بینایی) آسیب ببیند، بخش‌های دیگر می‌توانند با استفاده از ظرفیت یادگیری (که قبلاً به آن اشاره شد)، وظایف از دست رفته را به عهده بگیرند و این توانایی‌های سطح بالا را حفظ کنند. در نتیجه، انعطاف‌پذیری مغز، ضمانت‌کننده‌ی این است که سرمایه‌گذاری تکاملی بر روی "یادگیری" به هدر نرود، حتی در شرایط بحرانی.

یادگیری یک اصل حیاتی است و مغز انسان ظرفیت عظیمی برای انعطاف‌پذیری - تغییر خود و سازگاری - دارد. با این حال، ما همچنین مثال‌های نقض چشمگیری را کشف خواهیم کرد، جایی که به نظر می‌رسد یادگیری منجمد می‌شود و ناتوان می‌ماند. الکسیای خالص، ناتوانی در خواندن یک متن واحد را در نظر بگیرید.

چندین بزرگسال، که همگی خوانندگان بسیار خوبی بودند، دچار سکته‌های مغزی کوچکی شدند که به ناحیه کوچکی از مغز محدود می‌شد و آنها را قادر به رمزگشایی کلمات ساده‌ای مانند «سگ» یا «حصیر» نمی‌کرد.

چرا برخی از کودکانی که از نارساخوانی، محاسبه ناقص یا کنش‌پریشی رنج می‌برند، در یادگیری خواندن، محاسبه یا نوشتن، ناامیدی مشابه شدیدی نشان می‌دهند، در حالی که دیگران به راحتی در این زمینه‌ها حرکت می‌کنند؟

انعطاف‌پذیری مغز تقریباً دمدمی مزاج به نظر می‌رسد: گاهی اوقات بر مشکلات عظیم غلبه می‌کند و گاهی اوقات کودکان و بزرگسالانی را که در غیر این صورت بسیار باانگیزه و باهوش هستند، با معلولیت‌های ناتوان‌کننده رها می‌کند. آیا این به مدارهای خاصی بستگی دارد؟ آیا این مدارها در طول سال‌ها انعطاف‌پذیری خود را از دست می‌دهند؟ آیا می‌توان انعطاف‌پذیری را دوباره فعال کرد؟ چه قوانینی بر آن حاکم است؟ مغز چگونه می‌تواند از بدو تولد و در طول دوران کودکی تا این حد مؤثر باشد؟ چه الگوریتم‌هایی به مدارهای مغز ما اجازه می‌دهند تا نمایشی از جهان را تشکیل دهند؟ آیا درک آنها به ما کمک می‌کند تا بهتر و سریع‌تر یاد بگیریم؟ آیا می‌توانیم از آنها الهام بگیریم تا ماشین‌های کارآمدتر، هوش مصنوعی‌ که در نهایت از ما تقلید می‌کنند یا حتی از ما پیشی می‌گیرند، بسازیم؟

چرا باید یاد گرفت؟

کودکان باید بلافاصله یاد بگیرند که چگونه صحبت کنند و فکر کنند، درست از همان روز اول. چرا ما از قبل سیم‌کشی نشده‌ایم، با نرم‌افزار از پیش برنامه‌ریزی شده و دقیقاً دانش از پیش بارگذاری شده لازم برای بقای خود؟ در مبارزه داروینی برای زندگی، آیا حیوانی که بالغ و با دانش بیشتر از دیگران به دنیا می‌آید، نباید در نهایت پیروز شود و ژن‌های خود را گسترش دهد؟ چرا تکامل در وهله اول یادگیری را اختراع کرد؟

پاسخ ساده است: سیم‌کشی کامل مغز نه ممکن است و نه مطلوب. واقعاً غیرممکن است؟ بله، زیرا اگر DNA ما قرار بود تمام جزئیات دانش ما را مشخص کند، به سادگی ظرفیت ذخیره‌سازی لازم را نداشت. بیست و سه کروموزوم ما حاوی سه میلیارد جفت از «حروف» A، C، G، T - مولکول‌های آدنین، سیتوزین، گوانین و تیمین - هستند. این چه مقدار اطلاعات را نشان می‌دهد؟ اطلاعات با بیت اندازه‌گیری می‌شوند: یک تصمیم دودویی، 0 یا 1. از آنجایی که هر یک از چهار حرف ژنوم، دو بیت را کدگذاری می‌کنند (می‌توانیم آنها را به صورت 00، 01، 10 و 11 کدگذاری کنیم)، بنابراین DNA ما در مجموع شش میلیارد بیت دارد. با این حال، به یاد داشته باشید که در رایانه‌های امروزی، ما بایت‌ها را شمارش می‌کنیم که توالی‌هایی از هشت بیت هستند. بنابراین ژنوم انسان را می‌توان به حدود 750 مگابایت کاهش داد - محتویات یک ROMCD قدیمی یا یک فلش USB کوچک! و این محاسبه‌ی ابتدایی حتی افزونگی‌های فراوانی را که در DNA ما به وفور یافت می‌شوند، در نظر نمی‌گیرد.

از این مقدار کم اطلاعات که از میلیون‌ها سال تکامل به ارث رسیده است، ژنوم ما که در ابتدا محدود به یک تخم بارور شده بود، موفق می‌شود کل طرح بدن را تنظیم کند - هر مولکول از هر سلول در کبد، کلیه‌ها، عضلات و البته مغز ما هشتاد و شش میلیارد نورون، و هزار تریلیون اتصال دارند. ژنوم ما چگونه می‌تواند هر یک از آنها را مشخص کند؟ با فرض اینکه هر یک از اتصالات عصبی ما فقط یک بیت را رمزگذاری می‌کند، که مطمئناً تخمینی کمتر از حد واقعی است، ظرفیت مغز ما در حدود صد ترابایت است، یا صد هزار برابر بیشتر از اطلاعات موجود در ژنوم ما. ما با یک پارادوکس روبرو هستیم:

کاخ خیالی که مغز ماست شامل صدها هزار برابر جزئیات بیشتر از نقشه‌های معماری است که برای ساخت آن استفاده می‌شود! چارچوب ساختاری کاخ طبق دستورالعمل‌های معمار (ژنوم ما) ساخته شده است، در حالی که جزئیات به مدیر پروژه واگذار شده است، کسی که می‌تواند نقشه‌ها را با زمین (محیط) تطبیق دهد. سیم‌کشی اولیه مغز انسان با تمام جزئیات آن کاملاً غیرممکن است، به همین دلیل است که یادگیری برای تکمیل کار ژن‌ها مورد نیاز است.

با این حال، این استدلال ساده حسابداری نمی‌تواند توضیح دهد که چرا یادگیری در دنیای حیوانات تا این حد گسترده است. حتی موجودات ساده‌ای که فاقد هرگونه قشر مغز هستند، مانند کرم‌های خاکی، مگس‌های میوه و خیارهای دریایی، بسیاری از رفتارهای خود را یاد می‌گیرند. کرم کوچکی به نام نماتد را در نظر بگیرید. در طول بیست سال گذشته، این حیوان میلی‌متری به یک ستاره آزمایشگاهی تبدیل شده است، تا حدی به این دلیل که معماری آن تابع محدودیت‌های ژنتیکی قوی است و می‌توان آن را تا کوچکترین جزئیات تجزیه و تحلیل کرد. اکثر نمونه‌های منفرد دقیقاً ۹۵۹ سلول دارند، از جمله ۳۰۲ نورون، که ارتباطات آنها همگی شناخته شده و قابل تکرار است. و با این حال، یاد می‌گیرد. محققان در ابتدا آن را نوعی ربات می‌دانستند که فقط قادر به شنا کردن به جلو و عقب است، اما بعداً متوجه شدند که حداقل دو نوع یادگیری دارد: عادت کردن و تداعی. عادت کردن به ظرفیت یک موجود زنده برای سازگاری با حضور مکرر یک محرک (به عنوان مثال، یک مولکول در آبی که حیوان در آن زندگی می‌کند) و در نهایت توقف پاسخ به آن اشاره دارد. از سوی دیگر، تداعی شامل کشف و به خاطر سپردن جنبه‌هایی از محیط است که منابع غذا یا خطر را پیش‌بینی می‌کنند. کرم نماتد قهرمان تداعی است: به عنوان مثال، می‌تواند به خاطر بیاورد که کدام مزه‌ها، بوها یا سطوح دما قبلاً با غذا (باکتری‌ها) یا با یک مولکول دافع (بوی سیر) مرتبط بوده‌اند و از این اطلاعات برای انتخاب مسیر بهینه در محیط خود استفاده کند.

با چنین تعداد کمی نورون، رفتار کرم می‌توانست کاملاً از پیش برنامه‌ریزی شده باشد. با این حال، اینطور نیست. دلیل آن این است که سازگاری با محیط خاصی که در آن متولد شده بسیار سودمند و در واقع برای بقای آن ضروری است. حتی دو موجود زنده از نظر ژنتیکی یکسان لزوماً با یک اکوسیستم مواجه نمی‌شوند. در مورد نماتد، توانایی تنظیم سریع رفتار آن با چگالی، شیمی و دمای مکانی که در آن فرود می‌آید، به آن اجازه می‌دهد تا کارآمدتر باشد. به طور کلی، هر حیوانی باید به سرعت با شرایط غیرقابل پیش‌بینی وجود فعلی خود سازگار شود. انتخاب طبیعی، الگوریتم فوق‌العاده کارآمد داروین، مطمئناً می‌تواند در تطبیق هر موجود زنده با جایگاه اکولوژیکی خود موفق شود، اما این کار را با سرعت وحشتناکی انجام می‌دهد. به دلیل عدم سازگاری مناسب، نسل‌های کامل باید بمیرند تا یک جهش مطلوب بتواند شانس بقای گونه را افزایش دهد. از سوی دیگر، توانایی یادگیری بسیار سریع‌تر عمل می‌کند - می‌تواند رفتار را در عرض چند دقیقه تغییر دهد، که جوهره یادگیری است: توانایی تطبیق با شرایط غیرقابل پیش‌بینی در اسرع وقت.

به همین دلیل است که یادگیری تکامل یافته است. با گذشت زمان، حیواناتی که حتی ظرفیت ابتدایی برای یادگیری داشتند، شانس بیشتری برای زنده ماندن نسبت به حیواناتی با رفتارهای ثابت داشتند - و احتمال بیشتری وجود داشت که ژنوم خود را (که اکنون شامل الگوریتم‌های یادگیری ژنتیکی نیز می‌شود) به نسل بعدی منتقل کنند. به این ترتیب، انتخاب طبیعی به ظهور یادگیری کمک کرد. الگوریتم تکاملی یک ترفند خوب کشف کرد: مفید است که اجازه دهیم پارامترهای خاصی از بدن به سرعت تغییر کنند تا با بی‌ثبات‌ترین جنبه‌های محیط سازگار شوند.

طبیعتاً، چندین جنبه از دنیای فیزیکی کاملاً ثابت هستند: جاذبه جهانی است؛ انتشار نور و صدا یک شبه تغییر نمی‌کند؛ و به همین دلیل است که ما مجبور نیستیم یاد بگیریم که چگونه گوش‌ها، چشم‌ها یا لابیرنت‌هایی را که در سیستم دهلیزی ما، شتاب بدن ما را ردیابی می‌کنند، رشد دهیم - همه این ویژگی‌ها از نظر ژنتیکی ثابت هستند. با این حال، بسیاری از پارامترهای دیگر، مانند فاصله دو چشم ما، وزن و طول اندام‌های ما یا زیر و بمی صدای ما، همگی متفاوت هستند و به همین دلیل است که مغز ما باید با آنها سازگار شود. همانطور که خواهیم دید، مغز ما نتیجه یک سازش است - ما از تاریخ تکامل طولانی خود، مقدار زیادی مدار ذاتی (کدگذاری برای تمام دسته‌های شهودی گسترده‌ای که جهان را به آنها تقسیم می‌کنیم: تصاویر، صداها، حرکات، اشیاء، حیوانات، مردم ...) را به ارث می‌بریم، اما شاید تا حد بیشتری، نوعی الگوریتم یادگیری بسیار پیچیده نیز داشته باشیم که بتواند آن مهارت‌های اولیه را طبق تجربه ما اصلاح کند.

 انسان خردمند و آموزنده

اگر مجبور باشم استعدادهای منحصر به فرد گونه‌ی خود را در یک کلمه خلاصه کنم، پاسخ «یادگیری» خواهد بود. انسان خردمند، گونه‌ای که خودش را آموزش می‌دهد. بیشتر آنچه که ما در مورد جهان می‌دانیم توسط ژن‌هایمان به ما داده نشده است: ما مجبور بودیم آن را از محیط خود یا از اطرافیانمان یاد بگیریم. هیچ حیوان دیگری نتوانسته است جایگاه اکولوژیکی خود را تا این حد اساسی تغییر دهد و از ساوانای آفریقا به بیابان‌ها، کوه‌ها، جزایر، یخ‌های قطبی، غارها، شهرها و حتی فضای بیرونی، همه در عرض چند هزار سال، نقل مکان کند. یادگیری به همه اینها دامن زده است. از ساختن آتش و طراحی ابزارهای سنگی گرفته تا کشاورزی، اکتشاف و شکافت اتمی، داستان بشریت، داستان خودنوسازی مداوم است. در ریشه همه این دستاوردها یک راز نهفته است: توانایی خارق‌العاده مغز ما در تدوین فرضیه‌ها و انتخاب فرضیه‌هایی که با محیط ما مطابقت دارند.

یادگیری، پیروزی گونه‌ی ماست. در مغز ما، میلیاردها پارامتر آزاد هستند تا با محیط، زبان، فرهنگ، والدین یا غذای ما سازگار شوند. این پارامترها با دقت انتخاب شده‌اند: در طول تکامل، الگوریتم داروینی با دقت مشخص کرد که کدام مدارهای مغزی باید از قبل سیم‌کشی شوند و کدام‌ها باید در معرض محیط قرار گیرند. در گونه‌ی ما، سهم یادگیری به ویژه زیاد است، زیرا دوران کودکی ما سال‌های بسیار بیشتری نسبت به سایر پستانداران طول می‌کشد. و از آنجا که ما استعداد منحصر به فردی در زبان و ریاضیات داریم، دستگاه یادگیری ما قادر است در فضاهای وسیعی از فرضیه‌هایی که به صورت مجموعه‌های بالقوه نامتناهی ترکیب می‌شوند، حرکت کند - حتی اگر آنها همیشه بر پایه‌های ثابت و تغییرناپذیری باشند که از تکامل ما به ارث رسیده‌اند.

اخیراً، بشریت کشف کرده است که می‌تواند این توانایی قابل توجه را با کمک یک نهاد، یعنی کلاس درس، حتی بیشتر افزایش دهد. آموزش و پرورش یک امتیاز انحصاری گونه ماست: هیچ حیوان دیگری با اختصاص زمان مشخص برای نظارت بر پیشرفت، مشکلات و خطاهای فرزندان خود، به طور فعال آنها را آموزش نمی‌دهد. اختراع مدرسه، نهادی که آموزش غیررسمی موجود در همه جوامع بشری را سیستماتیک می‌کند، مغز ما را به میزان قابل توجهی افزایش داده است.

ما کشف کرده‌ایم که می‌توانیم از انعطاف‌پذیری فراوان مغز کودک برای القای حداکثر اطلاعات و استعداد در آن بهره ببریم. در طول قرن‌ها، سیستم مدارس ما به طور مداوم در حال بهبود کارایی بوده است، از اوایل کودکی شروع شده و اکنون پانزده سال یا بیشتر ادامه دارد. تعداد فزاینده‌ای از مغزها از آموزش عالی بهره‌مند می‌شوند. دانشگاه‌ها پالایشگاه‌های عصبی هستند که مدارهای مغز ما بهترین استعدادهای خود را در آنجا کسب می‌کنند.

آموزش، شتاب‌دهنده اصلی مغز ماست. توجیه حضور آن در بالاترین جایگاه هزینه‌های دولتی دشوار نیست: بدون آن، مدارهای قشر مغز ما مانند الماس‌های تراش‌خورده باقی می‌ماندند. پیچیدگی جامعه ما مدیون پیشرفت‌های متعددی است که آموزش برای قشر مغز ما به ارمغان می‌آورد: خواندن، نوشتن، محاسبه، جبر، موسیقی، حس زمان و مکان، پالایش حافظه. آیا می‌دانستید، برای مثال، حافظه کوتاه‌مدت یک فرد باسواد، تعداد هجاهایی که می‌تواند تکرار کند، تقریباً دو برابر حافظه یک بزرگسال است که هرگز به مدرسه نرفته و بی‌سواد مانده است؟ یا اینکه ضریب هوشی برای هر سال اضافی آموزش و سوادآموزی چندین امتیاز افزایش می‌یابد؟

یک دفاع قدرتمند و مبتنی بر شواهد برای اهمیت اساسی آموزش رسمی توجیه اصلی برای سرمایه‌گذاری هنگفت دولت‌ها در سیستم آموزشی است. آموزش رسمی (مدرسه و سوادآموزی) نیروی محرکه‌ی اصلی توسعه‌ی عملکردهای شناختی پیچیده‌ی انسان (مانند منطق، ریاضیات و حافظه) است؛ بدون آموزش، پتانسیل واقعی مغز ما شکوفا نمی‌شود.

آموزش به عنوان شتاب‌دهنده به وضوح بیان می‌کند که آموزش صرفاً مفید نیست، بلکه شتاب‌دهنده اصلی مغز است. هزینه‌های سنگین آموزش دولتی کاملاً منطقی است، زیرا بدون آن، مغز ما به شکلی ناقص باقی می‌ماند. مدارهای قشر مغز ما مانند الماس‌های تراش‌خورده باقی می‌ماندند. الماس خام ظرفیت درخشیدن و ارزش ذاتی دارد، اما تا زمانی که تراش نخورد (توسط آموزش)، نمی‌تواند تمام پتانسیل خود را نشان دهد. آموزش همان عمل صیقل دادن است.

دستاوردهای کلیدی آموزش فراتر از غرایز اولیه است: خواندن و نوشتن، محاسبه و جبر (مهارت‌های انتزاعی)، حس زمان و مکان، پالایش حافظه (بهبود کیفیت عملکرد حافظه).

شواهد تجربی (حقایق آماری) برای اثبات این ادعا، حافظه کوتاه‌مدت است. افراد باسواد می‌توانند تقریباً دو برابر هجاها را در حافظه کوتاه‌مدت خود نگه دارند، در مقایسه با افراد بی‌سواد هم‌سن و سال. بعلاوه، به ازای هر سال اضافی تحصیل، ضریب هوشی افراد چندین امتیاز افزایش می‌یابد.

جمع‌بندی:

مزایای آموزش بسیار ملموس و قابل اندازه‌گیری هستند؛ آن‌ها مستقیماً بر زیرساخت‌های شناختی ما تأثیر می‌گذارند و پیچیدگی اجتماعی ما (که بر پایه‌ی این مهارت‌ها بنا شده) بدون آن‌ها امکان‌پذیر نبود.

مجله اینترنتی روان تنظیم

Online Journal of Ravantanzim

مجله تخصصی روانشناسی تربیتی شناختی

مدیر مسئول: محمود دلیر عبدی نیا

روانشناس تربیتی با دیدگاه شناختی

دانش آموخته دانشگاه تهران

اولین مربی شناختی در ایران

لطفا نظرات و پیشنهادات خود را از طریق بخش نظرات مجله اینترنتی روان تنظیم و یا از طریق ایمیل برای ما ارسال کنید.

استفاده از مطالب ارائه شده در این پایگاه، صرفا با ذکر منبع آزاد می باشد.

Generated using WordToHTML.net - Online Word to HTML Converter

مغز یادگیری مغز و یادگیری انعطاف‌پذیری مغز انسان شتاب‌دهنده مغز انعطاف‌پذیری انسان خردمند انسان آموزنده

محمود دلیر عبدی نیا Mahmood Dalir Abdinia جمعه 23 آبان 1404 ساعت 17:28