STUDI MEMBALIKKAN TEORI KUNO TENTANG PEMBELAJARAN OTAK

Selama beberapa dekade, para ilmuwan mengira bahwa pembelajaran terjadi di sinapsis, atau banyak persimpangan antara sel-sel otak. Tapi sekarang, sebuah studi baru mengusulkan bahwa pembelajaran terjadi di beberapa dendrit, cabang yang memberi masukan ke sel otak, atau neuron.

Hasil studi baru menawarkan wawasan baru tentang pembelajaran otak.

Dalam makalah yang sekarang diterbitkan di jurnal Laporan Ilmiah, penulis menjelaskan bagaimana mereka sampai pada kesimpulan ini setelah mempelajari model komputer neuron dan kultur sel.

Dalam jaringan saraf otak yang luas, neuron berperilaku seperti mikrochip kecil yang mengambil masukan melalui dendritnya, dan - ketika kondisi tertentu tercapai - membuat keluaran menggunakan aksonnya.

Akson, pada gilirannya, terhubung ke dendrit neuron lain melalui tautan yang disebut sinapsis. Ada lebih banyak sinapsis per neuron daripada dendrit.

Hasil penting dari penelitian baru ini adalah, karena ia mengusulkan bahwa pembelajaran berlangsung di dendrit dan bukan sinapsis, parameter pembelajaran untuk setiap neuron jauh lebih sedikit daripada yang diperkirakan sebelumnya.

“Dalam proses pembelajaran dendritik baru ini,” kata penulis studi senior Prof. Ido Kanter, dari Pusat Penelitian Otak Interdisipliner Gonda di Universitas Bar-Ilan di Israel, “ada beberapa parameter adaptif per neuron, dibandingkan dengan ribuan yang sensitif dalam skenario pembelajaran sinaptik. "

Belajar terjadi lebih cepat dari yang kita duga

Hasil penting lainnya dari studi baru ini adalah bahwa proses pembelajaran terjadi lebih cepat dalam model dendritik baru daripada model sinaptik tradisional.

Hasilnya mungkin memiliki implikasi penting untuk perawatan gangguan otak dan desain aplikasi komputer - seperti "algoritme pembelajaran mendalam" dan kecerdasan buatan - yang didasarkan pada peniruan cara kerja otak.

Para peneliti mengantisipasi bahwa, dalam kasus yang terakhir, penelitian mereka membuka pintu ke desain fitur yang lebih canggih dan kecepatan pemrosesan yang jauh lebih cepat.

Model pembelajaran sinaptik tradisional berakar pada karya perintis oleh Donald Hebb yang diterbitkan pada tahun 1949 dalam buku tersebut. Organisasi Perilaku.

Model itu, yang oleh Prof. Kanter dan rekan-rekannya disebut sebagai "pembelajaran dengan tautan," mengusulkan bahwa "parameter pembelajaran" yang berubah selama proses pembelajaran mencerminkan jumlah sinapsis, atau tautan, per neuron, yang merupakan unit komputasi. di jaringan saraf.

'Belajar dengan node'

Dalam model baru mereka - yang mereka sebut sebagai "belajar dengan node" - para peneliti mengusulkan bahwa parameter pembelajaran tidak mencerminkan jumlah sinapsis, yang jumlahnya banyak per neuron, tetapi jumlah dendrit, atau node, yang ada di dalamnya. hanya sedikit per neuron.

Oleh karena itu, mereka menjelaskan, "dalam jaringan neuron penghubung," jumlah parameter pembelajaran per neuron dalam model sinaptik "secara signifikan lebih besar" daripada jumlah dalam model dendritik.

Tujuan utama dari studi mereka adalah untuk membandingkan "sifat dinamis kooperatif antara skenario pembelajaran sinaptik (link) dan dendritik (nodal)."

Penulis studi menyimpulkan bahwa hasil mereka "sangat menunjukkan bahwa proses pembelajaran yang lebih cepat dan ditingkatkan terjadi di dendrit saraf, mirip dengan apa yang saat ini dikaitkan dengan sinapsis."

Sinapsis yang lemah memainkan peran kunci dalam pembelajaran

Temuan penting lainnya dari penelitian ini adalah bahwa tampaknya sinapsis yang lemah, yang mencakup sebagian besar otak dan dianggap memainkan peran yang tidak signifikan dalam pembelajaran, sebenarnya sangat penting.

Para penulis mencatat bahwa "dinamika berlawanan dengan intuisi terutama diatur oleh mata rantai yang lemah."

Tampaknya, dalam model dendritik, sinapsis yang lemah menyebabkan parameter pembelajaran berosilasi daripada berpindah ke "ekstrem tetap yang tidak realistis," seperti dalam model sinaptik.

Prof Kanter merangkum hasil dengan menggambar perbandingan dengan bagaimana kita seharusnya mengukur kualitas udara.

“Apakah masuk akal,” tanyanya, “untuk mengukur kualitas udara yang kita hirup melalui banyak sensor satelit kecil dan jauh di ketinggian gedung pencakar langit, atau dengan menggunakan satu atau beberapa sensor di dekat hidung?”