Хүний тархи: Оюун ухааны нууцыг тайлах гайхамшигт аялал

Таны толгойд орших энэхүү эрхтэн бол зүгээр нэг махан бөөгнөрөл биш. Энэ бол таныг та болгож буй, таны бүх бодол, мэдрэмж, дурсамж, авьяас билгийг агуулсан орчлон. Нэгэн удаа таны найз гэнэт ухаан алдаж, амьдрал нь орвонгоороо эргэсэн тохиолдол гарвал танд тархины үүрэг, ач холбогдлын талаар гүн гүнзгий бодол төрөх нь гарцаагүй. Бид энэхүү нууцлаг, гайхамшигт бүтцийг судлахын учир, арга зам, ололт амжилтыг хамтдаа нээцгээе.

Хүний тархийг судлах нь: Яагаад чухал вэ?

Тархийг судлах нь зөвхөн анагаах ухааны асуудал биш, энэ нь хүний оршихуйн хамгийн гүн гүнзгий асуултуудад хариулт өгөх оюуны агуу эрэл хайгуул юм. Яагаад гэдгийг дараах хэд хэдэн шалтгаанаар тайлбарлая.

Хэн болохыг тань тодорхойлох эрхтэн. Хүний биед маш олон чухал эрхтэн бий. Зүрхгүйгээр амьдрах боломжгүй ч, зүрх шилжүүлэн суулгах мэс засал хийх нь утга учиртай. Харин тархи шилжүүлэн суулгана гэдэг утгагүй. Учир нь таны тархийг өөр хүнийхээр соливол та өөр хүн болно. Тархи бол таны хувийн онцлог, мөн чанар, ой санамж, ухамсар бүхэлдээ оршин тогтнодог цорын ганц эрхтэн юм. Тиймээс тархийг судлах нь өөрийгөө, хүн төрөлхтнийг танин мэдэх хамгийн чухал алхам билээ.

Мэдлэгийн хязгаарыг ойлгох нь. Бидний тархи хэрхэн ажилладаг талаар илүү ихийг мэдэх тусам бид хүний мэдлэгийн хязгаарыг илүү сайн ойлгох боломжтой болно. Бидний тархины бүтэц, үйл ажиллагаа нь биднийг юуг ойлгох боломжтой, юуг үгүйг тодорхойлдог. Энэ бол нэг ёсны туршилтын эпистемологи буюу мэдлэг бүтээгчийг судлах замаар мэдлэгийн үнэ цэнийг үнэлэх үйл явц юм.

Хиймэл оюун ухааныг хөгжүүлэхэд. Сүүлийн үед хиймэл оюун ухаан (ХОУ) асар хурдацтай хөгжиж байна. Ялангуяа, зураг таних, хэл боловсруулах зэрэгт Deep Nets буюу гүн сүлжээний алгоритмууд хүний чадварт ойртож ирсэн. Жишээлбэл, 2012 онд хэвлэгдсэн Кризевский нарын "ImageNet" өгөгдлийн санд сургасан "AlexNet" нь обьект танихдаа гайхалтай амжилт үзүүлсэн. Энэхүү технологи нь урьд өмнө байгаагүйгээр хөгжсөн ч хүний тархины цогц чадваруудад гүйцэхгүй хэвээр байна.

ХОУ системүүд шинэ нөхцөл байдалд дасан зохицох, бусдын итгэл үнэмшлийг ойлгох, хэлээр харилцах, яруу найраг, хөгжим бичих, математик ашиглан гүүр барих эсвэл амь аврах эм зохион бүтээх чадваргүй хэвээр байна.

Жишээ нь, нэгэн зураг дээр АНУ-ын Ерөнхийлөгч асан Обама Жим Комейг жинлэж буй зураг байхад ХОУ үүнийг "костюмтай эрэгтэйгийн хажууд зогсох хүмүүс" гэж тодорхойлсон. ХОУ нь зургийн гадаргуугийн мэдээллийг танихдаа сайн ч, тухайн зургийн цаадах гүн утга, нөхцөл байдал, хошигнолыг ойлгох чадваргүй. Энэ нь хүний тархины загварчлах, учир шалтгааныг олох чадвараас ХОУ хэр хол байгааг харуулж байна. Тиймээс хүний тархийг судлах нь ХОУ-ыг улам боловсронгуй болгоход чухал ач холбогдолтой.

Хүний тархийг хэрхэн судлах вэ? Судалгааны аргууд ба аргачлал

Хүний тархи бол асар нарийн зохион байгуулалттай, олон түвшний цогц систем юм. Тиймээс түүнийг судлахдаа молекулын түвшнээс эхлээд бүхэл тархины сүлжээ хүртэл олон арга зүйг ашигладаг. Гэхдээ бидний гол зорилго бол тархи оюун ухааныг хэрхэн бий болгодог вэ? гэсэн асуултад хариулах явдал юм.

Энэ асуултад хариулахын тулд бид эхлээд оюун ухаан гэж юу вэ, түүний ямар үйл ажиллагаанууд байдаг вэ гэдгийг тодорхойлох хэрэгтэй. Жишээ нь, мэдрэхүй (хараа, сонсгол), танин мэдэхүй (хэл ойлгох, хүмүүсийн талаар бодох). Эдгээр оюун ухааны үйл ажиллагаа бүрт тархинд тодорхой нэгж, механизм байдаг уу, тэдгээр нь ямар мэдээллийг хэрхэн боловсруулдаг вэ гэдгийг судалдаг.

Үүнийг судлах олон арга бий:

• Сэтгэл судлалын аргууд: Хүмүүст харааны өдөөлт үзүүлэх эсвэл дуу сонсгоод юу харж, сонссоныг нь асуух (психофизик). Урвалын хурд, алдааны тоог хэмжих. Сэтгэцийн хуурмаг үзэгдлүүд (perceptual illusions) нь оюун ухаан хэрхэн ажилладаг талаар их зүйлийг хэлж өгдөг.
• Нейропсихологи: Тархины гэмтэлтэй хүмүүсийг судлах. Жишээ нь, Нэнси Канвишерийн найз Бобын түүх. Түүний тархины гэмтэл нь навигацын чадварыг алдагдуулсан ч бусад олон чадварыг хэвээр үлдээсэн нь тархины хэсгүүд тусдаа үүрэгтэй болохыг харуулдаг.
• Дүрслэлийн аргууд:
  • Функционал MRI (fMRI): Тархины аль хэсэг идэвхжиж байгааг хэмжих. Энэ арга нь сүүлийн 20 жилд тархи судлалд хувьсгал хийсэн.
  • EEG (Electroencephalography): Тархины цахилгаан идэвхжлийг гавлын ясны гаднаас бичих.
  • MEG (Magnetoencephalography): Тархины соронзон орныг хэмжих.
  • Диффузийн трактографи: Тархины бүсүүдийн хоорондын холбоог судлах.
• Нейрофизиологи: Амьтны тархины нэг нейроноос эсвэл ховор тохиолдолд хүний тархинаас цахилгаан идэвхжлийг бичих.

Эдгээр аргуудыг ашиглан тархины биологийн шинж чанарыг оюун ухааны үйл ажиллагаатай нь холбож судалдаг. Бид тархины үйл ажиллагааг оюун ухаанаас нь салгаж ойлгох боломжгүй. Энэ нь номын бичвэрийн утгыг үл тоомсорлож, зөвхөн номын физик шинж чанарыг судлахтай адил юм.

Тархины үйл ажиллагааны онцлог ба хувьсал

Тархины зохион байгуулалт нь бидний оюун ухааны архитектурыг тусгадаг. Тархи бол нэгэн цул биш, харин олон тооны тусгай үүрэгтэй хэсгүүдээс бүрдсэн цогц систем юм.

Тархины хэсгүүдийн тодорхой үүрэг. Бобын түүх үүний тод жишээ. Түүний IQ буюу оюуны чадамж өөрчлөгдөөгүй ч, орон зайн баримжаа алдагдсан байв. Энэ нь тархины зарим хэсэг маш тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулдаг. Нэнси Канвишерийн лабораторийн нээсэн Parahippocampal Place Area (PPA) нь яг үүнтэй холбоотой. Энэ бүс нь зөвхөн орон зайн байршлыг таних үүрэгтэй бөгөөд бусад мэдээллийг (царай, биет гэх мэт) боловсруулдаггүй. Бобын тархин дахь хавдар нь энэ бүсийн яг хажууд байсан нь түүний навигацын бэрхшээлийг тайлбарлаж өгсөн юм.

Тархины гэмтлийн дараах нөхөн сэргээлт. Тархины гэмтлийн дараах сэргэлт нь наснаас ихээхэн хамаардаг. Хүүхдийн тархи илүү уян хатан байдаг тул гэмтлийн дараа нөхөн сэргэх чадвар өндөр байдаг. Харин насанд хүрэгчдийн тархины гэмтэл, ялангуяа нарийн мэргэжсэн хэлхээнд тохиолдвол нөхөн сэргэх нь ховор. Бобын навигацын чадвар бүрэн сэргээгүй ч, түүний бусад олон орон зайн чадварууд (баруун, зүүн ялгах, зай хэмжих) хэвээр үлдсэн нь тархины үүргийн хуваарилалтын нарийн төвөгтэй байдлыг харуулдаг.

Хүний тархины онцлог. Бидний тархи бусад амьтдаас ялгарах олон онцлогтой. Бид шинжлэх ухаан, урлаг, хөгжим, утга зохиол, инженерчлэл зэрэг олон зүйлийг бүтээж, дэлхийг өөрчилж чадсан нь тархины маань онцгой чадвартай холбоотой. Мэдлэг хаанаас ирдэг вэ? Бидний төрөлхийн чадварууд болон амьдралын туршлагаас олж авсан мэдлэгүүд хэрхэн хоорондоо уялдаж, тархийг хөгжүүлдэг вэ гэдэг нь судлагдахуун юм. Жишээ нь, хэлгүйгээр сэтгэх боломжтой юу? Эсвэл ухамсаргүйгээр мэдэрч, ойлгож болох уу? Эдгээр нь тархи судлалын шийдвэрлэхийг зорьж буй гүн гүнзгий асуултууд билээ.

Орчин үеийн тархи судлалын ололт амжилт ба ирээдүйн чиг хандлага

Сүүлийн 20 жилд тархи судлалын салбарт асар их ахиц гарсан. 1990 онд бид тархины талаар маш бага зүйлийг мэддэг байсан. Тухайн үед зөвхөн анхдагч мэдрэхүйн болон хөдөлгөөний бүсүүд, мөн хэлний бүсүүд (Брока, Верникегийн бүс) тодорхой байсан. Мөн царай таних чадвартай холбоотой тархины бүс байж магадгүй гэсэн таамаг байлаа.

Функционал MRI-ийн хувьсгал. Өнөөдөр, ялангуяа функционал MRI-ийн ачаар бид тархины олон арван бүсийн үүргийг нэлээд сайн ойлгодог болсон. Энэ нь хүний оюун ухаан, тархины зохион байгуулалтын ерөнхий дүр зургийг гаргахад тусалсан юм. Бид одоо өнгө, дүрс, хөдөлгөөн, царай, байршил, бие, үг, тоо, яриа, хөгжим, хэл, бусад хүмүүсийг ойлгох зэрэг олон танин мэдэхүйн үйл ажиллагааны тархины суурийг судалж байна.

Судлагдахгүй үлдэж буй асуудлууд. Гэхдээ бидний мэдэхгүй зүйл маш их хэвээр байна. Жишээ нь, хөдөлгөөний удирдлага, тархины дэд кортикал хэсгийн үйл ажиллагаа, шийдвэр гаргалт зэрэг нь энэ хичээлийн хүрээнд бүрэн судлагдахгүй. Хамгийн том сорилт бол хэлний утгыг ойлгох зэрэг өндөр түвшний танин мэдэхүйн үйл айллагааг нейрон сүлжээний түвшинд хэрхэн тайлбарлах вэ? гэсэн асуулт юм. Өнөөдрийг хүртэл бид энэ асуултад хариулж чадахгүй байна. Энэ нь ирээдүйн судлаачдын өмнө тулгарч буй асар том, сонирхолтой сорилт билээ.

Бид нэг бүлэг нейронуудыг хэрхэн өгүүлбэрийн утгыг ойлгож чаддагийг одоохондоо мэдэхгүй байна.

Гэсэн хэдий ч бид хулганы айдас үүсгэх нөхцөл байдлыг тархины хэлхээний түвшинд нарийн судлах зэрэг тодорхой ахиц дэвшлүүдийг хийж байна. Гэвч хүний нарийн төвөгтэй танин мэдэхүйн үйл ажиллагааг ийм түвшинд ойлгох нь одоогоор боломжгүй хэвээр.

Хичээлийн зорилго ба үнэлгээний аргачлал

Энэхүү хичээлийн гол зорилго нь оюутнуудыг тархи судлалын салбарын том асуултуудтай танилцуулж, тэдгээрийн онолын ач холбогдлыг ойлгуулах явдал юм.

Оюутнуудад эзэмшүүлэх чадварууд:

• Судалгааны аргуудыг ойлгох: Хүний танин мэдэхүйн нейрошинжлэх ухааны аргууд, тэдгээрийн давуу болон сул талууд, мөн аргуудыг хэрхэн хослуулан ашиглахыг сурах.
• Мэдлэг олж авах: Царай таних, навигаци, хэл ойлгох, хөгжим гэх мэт танин мэдэхүйн тодорхой салбаруудын талаарх мэдлэгийг когнитив болон тархины түвшинд олж авах.
• Эрдэм шинжилгээний өгүүлэл унших: Салбарын шинэ судалгааны өгүүллүүдийг уншиж, ойлгох чадвартай болох.

Үнэлгээний хэлбэрүүд:

• Дунд болон эцсийн шалгалтууд: Тус бүр 25%-ийг эзэлнэ.
• Унших, бичих даалгаврууд: Долоо хоногт хоёр эрдэм шинжилгээний өгүүлэл уншиж, нэгнийх нь талаар богино бичгэн даалгавар (хэдэн энгийн асуулт, нэг догол мөрний бодлын асуулт) гүйцэтгэнэ.
• Богино тестүүд: Хичээлийн явцад найман удаагийн богино тест авна. Эдгээр нь оюутнуудыг хичээлийн агуулгатай цаг тухайд нь танилцаж байхад чиглэгдсэн.
• Урт бичгэн даалгавар: Хичээлийн төгсгөлд тодорхой нэг салбарт туршилт зохион бүтээх (3-5 хуудас) даалгавар гүйцэтгэнэ.

Эрдэм шинжилгээний өгүүлэл унших нь амаргүй ажил. Эхлээд өгүүллийн гарчиг, хураангуйг уншаад, дараа нь өөртөө "Ямар асуулт тавьж байна вэ?", "Юу олж тогтоосон бэ?", "Үүний тайлбар юу вэ?", "Туршилтын дизайн ямар байсан бэ?" гэсэн асуултуудыг тавьж, хариултыг нь хайдаг. Энэ нь өгүүллийг илүү үр дүнтэй уншихад тусалдаг.

Эх сурвалж

Энэхүү нийтлэлийг MIT OpenCourseWare YouTube сувгаар хүргэгдсэн "1. Introduction to the Human Brain" илтгэл, ярилцлагаас сэдэвлэн монгол уншигчдад зориулан боловсруулав. Эх видеог ЭНД дарж үзнэ үү.