מגזין הטכניון | סתיו 2020

12 כ יצד אנו לומדים מיומנויות חדשות כגון צעדי ריקוד חדשים, חבטה בכדור, קליעה לסל או כתיבה? אחד המנגנונים החשובים בלמידה ובשיפור מיומנויות הוא למידה באמצעות חיזוקים - . Reinforcement Learning למידה באמצעות חיזוקים מבוססת על משובים חיוביים ושליליים המאפשרים שיפור מתמיד. מנגנון הישרדותי חשוב זה, שהתפתח בבעלי חיים במהלך האבולוציה, משמש השראה למהנדסים היוצרים מערכות מלאכותיות לומדות. צוות בין-תחומי של חוקרי הטכניון מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט ומהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי חקר את התהליך המוחי המתרחש ביונקים בלמידה באמצעות חיזוקים. את המחקר שהתפרסם בכתב הובילו פרופ’ ג’קי שילר, פרופ’ עמרי ברק Neuron העת והדוקטורנטים שחר לוי וד”ר מריה לבזין מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, פרופ’ רונן טלמון ופרופ’ רון מאיר מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי וד”ר הדס בן איסטי, פוסט-דוקטורנטית בהנחיה משותפת של פרופ’ שילר ופרופ’ טלמון. החוקרים הצליחו למפות מנגנון של משוב מוחי המסייע ליונקים לשפר את מיומנויותיהם בפעולות מוטוריות המצריכות תנועות ידיים עדינות ומורכבות. באמצעות דימות וכלים גנטיים, התנהגותיים וחישוביים חקרו החוקרים את המנגנונים המוחיים המאפשרים לעכבר ללמוד תנועה מורכבת בגפה הקדמית. החוקרים גילו כי תהליך הלמידה המאפשר לעכבר לשפר את תנועות הידיים שלו מניסיון לניסיון קשור לתיעוד של הצלחות וכישלונות. לתיעוד זה אחראיות שתי אוכלוסיות נוירונים שונות וייחודיות השוכנות בקליפת המוח המוטורית - “נוירוני הצלחה” ו”נוירוני כישלון”. החוקרים גילו כי ניסיונותיו של העכבר ללמוד תנועה ) מטביעים במוחו עקבות motor learning חדשה ( של כישלון והצלחה, ועקבות אלה מצטברות לכדי זיכרון מוטורי המאפשר לו להשתפר מניסיון לניסיון. גילויים של נוירוני ההצלחה והכישלון הוא צעד ראשון וחשוב בהבנה של המתרחש בקליפת המוח בשעת למידה באמצעות חיזוקים. עם זאת, אומרים החוקרים, עדיין רב הנסתר על הגלוי. “בעתיד נרצה לגלות, לדוגמה, מהם המסלולים המוחיים המשתתפים בהפעלת תאים אלה וכיצד אפשר להשתמש באותות אלה, בשילוב עם ממשקי מכונה-מוח, לשיפור התנועה בחולים, כגון חולי פרקינסון.” במחקר תמכו תוכנית המחקר המשותפת ישראל- ), רשויות הבריאות BSF-NSF ארצות הברית ( ), הקרן הלאומית הישראלית NIH האמריקאיות ( ), קרן אדליס ומרכז פרינס. ISF למדע ( התנועה דין חקר המוח https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30435-9 למאמר: פרופ’ ג’קי שילר ד”ר הדס בן איסטי פרופ’ עמרי ברק פרופ’ רונן טלמון ד”ר מריה לבזין שחר לוי

RkJQdWJsaXNoZXIy NjcyMg==