להיות או לא להיות – תודעה ומערכות דינמיות של רשתות נוירונים

תמונה של אביב רצוןשמי אביב רצון, למדתי הנדסת חשמל בטכניון, ובשנה האחרונה ללימודים התחלתי לחשוב מה אני מעוניין לעשות בסיום התואר הראשון. הרגשתי שהרבה מהתחומים שלמדתי מעניינים אותי ושאני יכול להפיק הנאה מעבודה, אבל רציתי לבחור את התחום שירגיש משמעותי עבורי ועבור ההשפעה שיכולה להיות לי על העולם. כשניסיתי לחשוב מה מרגיש לי משמעותי, באופן טבעי עלה התחום שהכי מעסיק אותי באופן אישי – באיזה אופן אני מתקיים, איך התודעה שלי עובדת, איך המוח שלי עובד ומה הקשר בינו לבין התודעה שלי. במילים אחרות, מהי הפריזמה שדרכה אנו חווים את העולם. כמו אנשים רבים יצא לי לחוות משברים קיומיים תכופים, ועד אותה נקודה בחיים שלי התסכול הזה היה נראה לי כמו חלק טבעי מהנטל של הקיום. באופן מקרי הגיע לידיי ספר שעסק במחקר עכשווי על הקשר שבין מודעות למוח, ותוך כדי הקריאה נדהמתי לגלות עד כמה תחום המחקר של המוח מפותח ורלוונטי, ואילו פתרונות יצירתיים אנשים מצאו כדי להתחיל להתמודד עם שאלות שעד לא מזמן היו פילוסופיות גרידא.

החלטתי שאני רוצה להיות חלק מהתחום של חקר המוח, אבל מכיוון שזה היה סוג של שינוי מסלול לא טריוויאלי, רציתי תוכנית לימודים שתספק לי מעטפת ותעזור לי לא ללכת לאיבוד. חיפשתי בין האוניברסיטאות בארץ לאחר שדיברתי עם אנשים שונים וקראתי על מעבדות רלוונטית בכל אוניברסיטה ולבסוף החלטתי שהתוכנית של הפקולטה לרפואה בטכניון הכי תתאים לי. כמובן שלא ידעתי מה בכלל המשמעות של להיות חלק ממחקר, מה ההבדל בין מחקר תיאורטי, מחקר חישובי ומחקר ניסויי ובאיזה מסוגי המחקר אני מעוניין. בזכות התוכנית קיבלתי הזדמנות להתנסות במעבדות שונות, קיבלתי הנחיה מהסגל האקדמי והכרתי אנשים מהמחזורים הקודמים של התוכנית ומהמחזור שלי שיכולתי לדבר איתם. למרות שלא למדתי ביולוגיה אף פעם, הקורסים שנדרשתי אליהם היו מעניינים וברמה שהתאימה לי, וגם הייתי חופשי לקחת קורסים מתקדמים בפקולטה להנדסת חשמל שממנה הגעתי ולהעמיק את הידע באופן המשכי לתואר הראשון.

כיום אני לקראת סיום של התואר השני שלי בהנחיה משותפת של עמרי ברק ודורי דרדיקמן. המעבדה של דורי היא מעבדה ניסויית שבה חוקרים התמצאות מרחבית בעכברים באמצעות הקלטת פעילות נוירונלית ואילו אצל עמרי מבצעים עבודה תיאורטית בתחום של מערכות דינמיות ובעיקר ברשתות נוירונים. בזכות שיתוף הפעולה הזה יצא לי לעבוד עם מידע ניסויי – ביצעתי ניתוחים סטטיסטיים של הקלטות של נוירונים מההיפוקמפוס והכרתי מקרוב תופעה בסיסית שהתגלתה ברשתות נוירונים שנקראת representational drift. הניסוי שהתבצע במעבדה של דורי תוכנן כדי לבדוק אספקט מסוים של התופעה, ובמהלך ניתוח הנתונים הגענו למספר תוצאות חשובות. בהנחיית עמרי אני מבצע כרגע עבודה תיאורטית שנסמכת על מודלים של רשתות נוירונים כדי להבין טוב יותר את התופעה, ולנסות לכוון אילו ניסויים כדאי לבצע בהמשך ומה אנו מצפים שיהיו התוצאות שלהם.
דוגמא לתוצאה מרגשת שקיבלתי:

רגולריזציה ספונטנית ברשת נוירונים מלאכותית - מספר היחידות הפעילות מתחיל לרדת הרבה אחרי שהרשת התכנסה ל-loss המינימלי וזאת מבלי שקיים ביטוי רגולריזציה בפונקציית המחיר. התוצאה הזו דומה לאספקט של ה-representational drift שמצאנו בנתונים הניסויים, והיא עוזרת לנו לפתח הבנה של התופעה.