Studying Behavior and Cognition

مطالعه رفتار و شناخت

اگر در حوزه روانشناسی، علوم شناختی، رفتار شناسی و یا علوم اعصاب کار میکنید حتما بخشی از کار شما مطالعه رفتار هست. امروز میخوام کمی درباره این مسئله صحبت کنم و مسائلی که از نظرم کمبودهای این نوع مطالعه است.

بسیاری از ما کاری که میکنیم این هست که تصمیم میگیریم یک رفتار یا فعالیت شناختی مشخصی رو مطالعه کنیم. این رفتار معمولا برآمده از تجربیات انسانی ماست که خب اگر مطالعه هم در انسان باشه مشکلی نداره، اما زمانی که مطالعه در جانداران دیگر باشه شاید فرض های ما دچار خطا بشه. زمانی که تصمیم گرفتیم چه رفتار-پدیده شناختی رو میخوایم مطالعه کنیم یک آزمون رفتاری (تسک) باید برای اون طراحی کنیم.

مشکلی که وجود داره اینکه بسیاری اوقات وقتی ما یک تسک طراحی میکنیم "فکر میکنیم" که سابجکت (انسان یا سایر موجودات) اون آزمون رفتاری رو دارن بر اساس چیزی که ما فکر میکردیم حل میکنن. برای مثال فکر کنیم ما میخوایم حافظه بلند را مطالعه کنیم. یکی از انواع تسکی که میتونیم طراحی کنیم این هست که تست Object-in context بگیریم. یعنی مثلا سابجکت را مقابل یک صفحه نمایش قرار بدیم و بر روی تصاویر بک گراند متفاوت (کانتکست) اشیا مختلفی رو نمایش بدیم که تنها یکی از این اشیا مرتبط به تصویر بک گراند (کانتکست) هست. سابجکت باید یاد بگیره که شی مرتبط به هر کانتکست چی هست. این تسک نمونه معروفی برای تست رفتاری حافظه بلند مدت هست.

مسئله از جایی آغاز میشه که ما رفتار اندازه گیری شده را معادل میدونیم با فرآیند شناختی ای که طی شده. برای مثال در تسک بالا اگر سابجکت در ترایال های مختلف پاسخ درست رو پیدا کنه میگیم حافظه بلند مدت اون باید درگیر باشه و درست کار کنه. اما آیا همواره رفتار اندیس خوبی برای فرآیند های شناختی هست؟ گاهی اوقات خیر و مطالعاتی در این زمینه وجود داره که همواره پیش فرض های ما درباره سیستم های شناختی دخیل در یک تسک درست نیستند.

از طرفی در یک تسک سیستم های شناختی "مختلفی" درگیر هستند. چون من فکر میکنم یک تسک برای آزمون حافظه است بدین معنی نیست که فقط سیستم حافظه در اون تسک دخیل هست. ممکن هست بسیار سیستم های دیگری هم دخیل باشند. برای همین زمانی که من یک تسک طراحی میکنم نباید این فرض رو بذارم که تنها دارم یک سیستم شناختی خاص رو بررسی میکنم.

درباره این مسئله میتونید مقالات زیر را مشاهده کنید:
The cognitive atlas: toward a knowledge foundation for cognitive neuroscience
From Brain Maps to Cognitive Ontologies: Informatics and the Search for Mental Structure

از طرفی دیگه اندازه گیری های ما برای مطالعه رفتاری در آزمایشگاه ها بسیار محدوده. بسیاری اوقات تنها چیزی که ما اندازه گیری میکنیم عملکرد سابجکت در هر ترایال هست (درست یا غلط) و بر اساس این معیار ناقص و محدود تصمیم میگیریم آیا یادگیری حاصل شده یا خیر. در صورتی که در ریز جزئیات رفتار ممکن است بسیار تغییراتی حاصل بشه. اینطور مثال بزنم که ما فقط مقصد نهایی رو اندازه میگیریم بدون توجه به اینکه ممکن هست سابجکت از نقط آغاز و البته مسیر های مختلف به اون مقصد رسیده باشد.

در اینجا مسئله "استراتژی در تسک های رفتاری" مطرح میشود که من خیلی بهش علاقه مند شدم. استراتژی یعنی سابجکت میتواند از راهکار های مختلفی برای حل یک تسک استفاده کند و این راهکار ها میتوانند در طول زمان تغییر کنند. (حتی در یک جلسه). مقالات زیر را بررسی کنید:

Tracking subject’s strategies in behavioural choice experiments at trial resolution
Extracting the dynamics of behavior in sensory decision-making experiments

بنظر میرسه اگر قرار هست این مسیر mapping فرآیند های مغزی به رفتاری را ادامه بدیم، با رفتار رو به صورت تکاملی و مقایسه ای میان گونه ها مطالعه کنیم باید استراتژی های مختلف را بررسی کنیم. پیش فرض گذاشتن روی استراتژی (مثلا حافظه بلند مدت)، یا سیستم ها، و ثبت تعداد ناقصی از جزئیات رفتاری میتونه منجر به نتایج نادرست بشه.

اگر بر روی انسان مطالعه میکنید، به راحتی میتونید در انتهای هر جلسه از فرد بپرسید که با چه استراتژی ای تسک را پیش برده و حل کرده (اینکارو ما در دانشگاه کردیم و سورپرایز خواهید شد وقتی ببینید چقدر استراتژی های مختلف وجود داره برای یک تسک مشخص). اگر بر روی جانوران کار میکنیم این امکان وجود ندارد که با آنها مکالمه کنیم. در نتیجه باید از روش های دیگر متوجه شویم. بهترین این روش ها گذاشتن تسک های کنترلی است. از مطالعه رفتار جانور در تسک اولیه باید بتونیم استراتژی های مختلف را کمی تشخیص دهیم. برای رد استراتژی ها میتوانیم کنترل های مخصوص همان استراتژی بگذاریم.

ابزارهای مفیدی ارائه شده که به ما اجازه میده متغیر های بیشتری رو از نظر رفتاری اندازه گیری کنیم. یکی از این ابزارها Deep Lab Cut هست که یک سیستم رهگیری اعضای بدن در حین تسک های رفتاری بدون مارکر هست.
http://www.mackenziemathislab.org/deeplabcut

نمونه های مشابه دیگری هم برای رهگیری در فضای سه بعدی وجود دارد مانند:
https://jarvis-mocap.github.io/jarvis-docs/
https://npr.brightspotcdn.com/legacy/sites/wlrn/files/201903/screen_shot_2019-03-19_at_6.00.10_pm.png

اگر بر روی جانوران کار میکنید این مجموعه مقاله هم میتونه به شناخت روش های جدید مطالعه رفتار کمک کنه.
Modern Methods in Neuroethology

Roles of visually evoked and spontaneous activity in the development of retinal direction selectivity maps

Alexandre Tiriac, Marla B. Feller

هفته گذشته الکساندر تیریاک که به تازگی استاد دپارتمان بیولوژی دانشگاه من، وندربیلت آمریکا، شده به دپارتمان روانشناسی آمد تا اولین سخنرانی خودش رو اینجا بده. دو پرسش مطرح کرد که بنظرم اینقدر جالب بودن که در این کانال با شما به اشتراک بذارم.

پیشتر در کانال و البته در کلاس های خودم درباره Spontaneous Activity صحبت کردیم و درباره این گفتیم که مغز حتی در نبود ورودی های حسی خاموش نیست. بلکه مغز یک ساختار self-organized هست که فعالیت میکنه. یکی از پرسش های الکساندر این هست که "نقش فعالیت های Spontaneous در مغز برای تکوین سیستم عصبی چی هست؟" برای این پرسش موش بسیار مدل مناسبی هست از این جهت که موش ها بخشی از تکامل خودشون رو پس از تولد طی میکنند. به صورت خاص الکساندر روی سیستم بینایی کار میکنه و پرسش هم به صورت خاص رو این سیستم پیاده سازی کرده. موش ها در روز 14ام پس از تولد چشم هاشون کامل باز میشه یعنی تا پیش از این زمان ورودی های بینایی به شکل ویژه ای ندارند. اما اگر به کورتکس بینایی و حتی به فعالیت سلول های شبکیه نگاه کنیم این نواحی بیدار هستند و فعالیت میکنند.

یکی از چیزهایی که پیدا شده این هست که اگر ما جهت انتشار فعالیت در مغز و شبکیه موش رو بررسی کنیم این جهت انتشار در زمان های مختلف دوران تکوینی تغییراتی میکنه. اگر به تصویر توجه کنید در هفته اول پس از تولد، در موش های وحشی (غیر جهش یافته)، انتشار سیگنال ولتاژی در همه جهات هست (به توزیع قطبی درون دایره توجه کنید). اما در هفته دوم این فعالیت جهت دار میشه (در این تصویر نمایش داده نشده ولی در یک مقاله دیگه نشون داد که بعد از مدتی باز این جهت انتشار به حالت غیر جهت دار برمیگرده.). این جهت دار شدن انتشار سیگنال در مغز و شبکیه چه اهمیتی برای تکوین داره؟ بنظر میرسه یکی از اهمیت های این حرکت خودبخودی حتی پیش از ورودی های بینایی ایجاد سلول های Direction-selective هست. میشه با تغییرات ژنتیکی و ایجاد تغییر در جهت انتشار سیگنال تکوین سلول های Direction-selective رو تغییر داد (به پاسخ شبکیه در زمان بلوغ توجه کنید در موش وحشی و دو گونه جهش یافته). در واقع Direction-selectivity رو در این حالت خاص در محور افقی از بین بردن. البته این مشاهده با پیچیدگی هایی همراه هست که میتونید در مقاله خود الکساندر بخونید.

هدف اینجا طرح این پرسش بود و ایجاد علاقه درباره اینکه کارکرد این فعالیت های Spontaneous (خودبخودی) چه میتونه باشه؟

The Spontaneous Brain
From the Mind–Body to the World–Brain Problem

این کتاب از Georg Northoff هم (که متاسفانه هنوز فرصت نکردم بخونم) به بحث فعالیت Spontaneous میپردازه اگر علاقه مند هستید. البته میتونید پادکست جورج رو هم در زیر درباره این بحث بشنوید:

http://www.georgnorthoff.com/podcasts

پرسش بعدی ای که البته به تازگی شروع کرده بر اساس این مشاهده هست که گونه های مختلف جانوری زمانی که در خواب هستند و یا حالات خواب یک سری حرکات خاص حرکتی دارند که twitch گفته میشه. پرسش این هست:

Why do we twitch when we sleep?

چرا وقتی در خواب هستیم twitch میکنیم و مسیر های نورونی این رفتار چیه؟ چه اهمیتی از نظر رفتاری و شناختی در بیداری داره این توییچ؟

Sleep, plasticity, and sensory neurodevelopment
Mark S. Blumberg, James C. Dooley, Alexandre Tiriac

الکساندر به تازگی به دانشگاه ما آمده و هنوز دانشجوی دکتری نداره. اگر علاقه مند هستید میتونید برای سالهای آینده باهاش در تماس باشید و اپلای کنید.

https://www.tiriaclab.org/research

درود دوستان،
من یک تاپیکی پیشنهاد کردم به ژورنال کلاب دانشگاه درباره حوزه
Embodied Cognition and The importance of free behavior in neuroscience

برای این دو بخش یعنی Embodied Cognition و اهمیت رفتار در علوم اعصاب مقالاتی میشناسید که معرفی کنید؟ من مقالاتی خودم خوندم ولی میخوام با منابع بیشتری آشنا بشم. ممنون میشم اگر دانشی دارید راهنمایی کنید.

سپاسگزارم.

همواره حداقل نیم نگاهی به مکاتب دیگری جز آن مکتب فکری ای که در آن تربیت شده اید داشته باشید.

در همه زیرشاخه های علوم گوناگون این رسم فرهنگی وجود داره که برای دوره ای نگاه های یک مکتب فکری مشخص در میان دانشمندان بیشتر بررسی میشه و به بستری تبدیل میشه که پژوهش های مختلف بر این بستر استوار میشه. در علوم اعصاب قطعا این مکتب که در حال حاضر گسترده است Cognitivism هست. پیشتر کمی درباره بحث Representation و Computation که از رویکرد های Cognitivism هستن سخن گفتم.

اما این متن برای بررسی اون نیست. (در آینده دوباره بحث هایی خواهم کرد). من خیلی وقت هست که آغاز کردم به مطالعه کارهای مکاتبی که رویکردهای متفاوتی نسبت به Cognitivism و پیش فرض هاش به ما میدن. نقد Representation تنها شاخه ای از این مسائل بود. وقتی در یک مکتب مشخص که تقریبا همه افراد اطرافت دربارش صحبت میکنن رشد میکنی این باور شاید ایجاد بشه که همین مکتب درسته (چون همه دربارش صحبت میکنن) و مکتب دیگری نیست یا اگر هست احتمالا به اندازه اینی که مشهوره درست نیست.

اما این نگرش بسیار از واقعیت امر دوره. گسترش علم یک گسترش فرهنگی هست و از این رو بسیاری از سازوکار های تکوین و فرگشت فرهنگ درباره علم هم صدق میکنه. همانطور که فرهنگ ها همواره در حال تغییر هستند، سازمان ای فکری در گستره علم هم تغییر میکنه. همانطور که گسترده ترین فرهنگ لزوما بهترین فرهنگ نیست، گسترده ترین مکتب فکری هم لزوما بهترین و جامع ترین نیست.

دو تا از مکاتبی که من طی دو سال اخیر باهاشون آشنا شدم و خو گرفتم و از نگاهشون لذت میبرم Ecological Psychology و Embodied Cognition هستن به خصوص رویکرد های افراطی که به کل مفهوم Representation رو کنار میذارن. از این رو لذت نمیبرم که همه این رویکردها درسته و قبلی ها اشتباه بوده. لذت بردن من بیشتر از این سمت هست که یک نگاه دیگری (برای من تازه و با طراوتی) در کنار نگاهی که درونش رشد کردم وجود داره که بسیاری از پدیده ها رو هم به خوبی توضیح میده.

برای من Embodied Cognition بیشتر با Varela و Maturana و کتاب Autopoiesis آغاز شد که البته اونجا این واژه Embodied Cognition به کار نرفته ولی خب مفاهیم اولیه وجود دارن. و مکتب Ecological Psychology هم که با خوندن کارهای Gibson آغاز میشه.

در حال برداشتن دو گام هستم. یک اینکه آیا میشه با ترکیب Embodied Cognition و Ecological Psychology تمام فرآیند های رفتاری (و شناختی که البته برای من توی همون رفتاریه) رو بدون کارکرد Representation توضیح داد؟ اگر نمیشه کجا شکست میخوره؟

چیزی که من تا اینجا درک میکنم اینکه ترکیب Cognitivism و Embodied Cognition و Ecological Psychology خیلی غنی تر از Cognitivism به تنهایی هست (بعدا بیشتر توضیح میدم). ولی اینکه چقدر میشه افراط کرد در استفاده از مفاهیم دو مورد آخر نمیدونم. ولی خب جالبه که این افراط رو سر بگیریم. قبلا هم البته این مسیر توسط بسیاری کار شده هرچند گسترده بحث نمیشه. برای مثال مقالاتی هست درباره اینکه برخی مفاهیم شناختی-رفتاری به کل representation-hungry هستن و برخی مفاهیم نیستن یعنی برای توضیح برخی پدیده ها نیاز داریم که بازنمایی رو حفظ کنیم.

من شما رو دعوت میکنیم که اگر تا الآن با این دو مکتب آشنا نیستید آغاز کنید و مقالاتی از این ها بخونید. به خصوص کارهای Gibson رو مطالعه کنید. مقاله Lobo برای شروع خوبه برای شروع و البته که خود کتاب های گیبسون هم هست.

در پست های آینده سعی میکنم درباره اینها بیشتر صحبت کنم.

در انتها یک چیزی که یادم آمد رو بگم. یک پادکستی گوش میدادم از Braininspired که مصاحبه با Paul Cisek بود. توی مصاحبه میگفت چیزهایی رو بخونید که بقیه ی افراد اطرافتون نمیخونن. میگفت چیزهایی که همه افراد اطرافتون میخونن بالاخره به گوشتون میرسه ولی چیزهایی هست که کمتر کسی دربارش بحث میکنه ولی دلیل بر بی ارزش بودنشون نیست. مطالعه چیزهایی که بقیه نمیخونن بهمون فکر تازه و نگرش تازه میده.