Não bộ có thể tái sử dụng “khối Lego” thần kinh để ghi nhớ và lên kế hoạch

Ngược lại, các cụm neuron ở vỏ não đỉnh thể hiện xu hướng chuyên biệt hơn. Chúng đóng góp ổn định hơn cho những loại thông tin nhất định, thay vì chuyển đổi vai trò theo cách quan sát được ở vỏ não trước trán. Sự tương phản giữa tính linh hoạt ở vỏ não trước trán và tính chuyên biệt tương đối ở vỏ não đỉnh có thể phản ánh sự phân công chức năng giữa hai vùng.

Mạng neuron nhân tạo củng cố phát hiện

Để kiểm tra liệu cách tổ chức này chỉ là đặc điểm riêng của những con chuột được ghi nhận hay có giá trị tính toán rộng hơn, nhóm nghiên cứu đã huấn luyện các mạng neuron hồi quy (recurrent neural networks, RNN) với những yêu cầu nhiệm vụ tương tự. Các mạng này cũng hình thành cấu trúc module có thể tái sử dụng. Khi những cụm nhất định bị “tắt” trong mô hình, các phép tính tương ứng bị gián đoạn, phù hợp với ý tưởng rằng các module có chức năng riêng nhưng vẫn có thể được huy động cho nhiều nội dung.

Kết quả này không chứng minh rằng mạng nhân tạo hoạt động y hệt não chuột. Tuy nhiên, nó cho thấy cấu trúc module linh hoạt có thể là một lời giải tính toán hữu ích cho những nhiệm vụ đòi hỏi vừa ghi nhớ thông tin, vừa chuyển sang lập kế hoạch hành động.

Vì sao được ví như “Lego nhận thức”?

Hình ảnh “Lego nhận thức” mô tả cách các thành phần có thể được ghép và tháo ghép để tạo ra nhiều hành vi từ một nguồn lực thần kinh hữu hạn. Thay vì học từng nhiệm vụ hoàn toàn từ đầu, não có thể tái sử dụng những thao tác đã hình thành, rồi thay đổi cách kết hợp hoặc nội dung mà chúng xử lý.

Cách tổ chức này có thể:

• Giúp học hiệu quả hơn về dữ liệu: một nhiệm vụ mới có thể tận dụng những phép tính đã học, thay vì cần một lượng lớn trải nghiệm mới.
• Hỗ trợ chuyển đổi linh hoạt: não có thể nhanh chóng chuyển giữa nhiệm vụ, quy tắc, ký ức và kế hoạch khác nhau.
• Gợi ý hướng thiết kế AI: các hệ thống trí tuệ nhân tạo thường phải huấn luyện lại đáng kể khi xử lý nhiệm vụ liên quan; kiến trúc module tái sử dụng có thể giúp giảm vấn đề này.

Dù vậy, cần thận trọng khi diễn giải. Bằng chứng từ chuột chủ yếu mang tính tương quan: nó cho thấy các mẫu hoạt động phù hợp với việc tái sử dụng cụm neuron, chứ chưa chứng minh một cụm cụ thể là nguyên nhân trực tiếp tạo ra hành vi. Nghiên cứu cũng chưa chứng minh đầy đủ một cơ chế của tư duy linh hoạt giống con người. Bản tóm tắt trên PubMed còn ghi rõ công trình là bản tiền xuất bản và chưa được tạp chí phản biện.

Bước tiếp theo: kiểm tra quan hệ nhân quả

Nhóm nghiên cứu dự kiến thực hiện các thí nghiệm can thiệp có chọn lọc vào những cụm neuron ở vỏ não trước trán tại các thời điểm khác nhau của nhiệm vụ. Mục tiêu là kiểm tra xem vai trò của một cụm có thực sự chuyển từ duy trì ký ức cảm giác sang duy trì kế hoạch hành động hay không.

Dự đoán then chốt là: nếu làm gián đoạn cùng một cụm neuron ở những thời điểm khác nhau, chuột sẽ gặp vấn đề với những chức năng thông tin khác nhau. Tuy nhiên, các nguồn được cung cấp chưa nêu đủ chi tiết để xác định phương pháp can thiệp cụ thể hoặc lịch trình tiến hành.

Nghiên cứu được tài trợ ra sao?

Các nguồn hiện có chưa đủ bằng chứng để xác định nguồn tài trợ cho chính nghiên cứu MIT–Princeton này. Thông tin về tài trợ từ Văn phòng Giám đốc Tình báo Quốc gia Mỹ và Viện Y tế Quốc gia Mỹ (NIH) được trích dẫn trong một dự án lập bản đồ kết nối thần kinh ở chuột khác, vì vậy không nên gán nguồn tài trợ đó cho công trình hiện tại.