Carnegie Mellon University neurolog Marcel Just og Stanford post.doc Sashank Varma har fremsat et nyt edb-teori om hjernens funktion, som giver svar på en af de centrale spørgsmål i moderne videnskab:
Hvordan fungerer den menneskelige hjerne organiserer sig at give anledning til komplekse kognitive opgaver, såsom læsning, problemløsning og rumlige ræsonnement? Just og Varma teori, kaldet 4CAPS, er beskrevet i efteråret udgave af tidsskriftet Kognitive, affektive og Behavioral Neuroscience.
Mere end ti års forskning, der indebærer funktionel Magnetisk Resonans Imaging hjernescanninger i hundredvis af laboratorier har givet en enorm mængde information om, hvilke dele af hjernen, der aktiveres, når en person udfører forskellige opgaver. Nogle forskere har været fristet til at konkludere, at en simpel en-til-én sammenhæng mellem højt niveau mentale opgaver og områder i hjernen. For eksempel mener nogle, at et bestemt hjernen område er ansvarlig for en bestemt kognitiv opgave, som identificerer et ansigt.
Just og Varma dog foreslå, at beviserne afslører et mere komplekst billede, hvor tænkning er et netværk funktion - et samarbejde på flere områder i hjernen, som hele tiden tilpasser sig selv, baseret på opgaven ved hånden og hjernen egne ressourcer og biologiske begrænsninger. De samarbejdende dele af hjernen, ifølge Just, er som medlemmer af en sports-team, hvis spillere erstatning i og ud af handlingen. 4CAPS (en forkortelse for kapacitetsbegrænsede Concurrent Kortikal Aktiverings-baserede Production System), foreslår en decentral proces, hvor medlemmer af det kortikale holdet frivillige selv, når deres styrker er behov for, men tillader også mindre effektive, men i stand til medlemmer til at træde frem, når den primære spiller er skadet eller slået, kunne lige så opstå som følge af et slagtilfælde. Just og Varma har konstrueret en række beregningsmodeller til at demonstrere denne proces, som en model, der forstår engelsk sætninger.
En unik egenskab ved teorien er, at den nøjagtigt kan forudsige ændringer i hjernen, aktivering, at resultaterne fra visse former for hjerneskade eller sygdom. For eksempel, hvis et slag skader den del af hjernen kendt som Broca-området - aktiveres det tilsvarende område på højre side af hjernen bliver ofte under sprogbehandling selv - som er placeret i venstre præfrontale cortex og er involveret i sprogbehandling inden for timer efter et slagtilfælde. Ifølge 4CAPS, den samme dynamiske tildeling mekanisme, der tillader områder i hjernen at melde sig på et øjeblik-by-moment grundlag vil også spille ind, hvis Broca areal blev beskadiget, og ville tillade nogen overskydende beregningsmæssige belastning at smitte af på den højre hjernehalvdel spejlet websted på mere permanent basis. Et andet eksempel sker med Alzheimers sygdom, hvor skaderne på nogle områder i hjernen forårsager ekstra "hjælper" områder for at blive ansat til at udføre en opgave, andre områder, der ikke anvendes typisk af kontrolgruppen, der ikke har sygdommen.
"Mange hjerne-billeddannelse undersøgelser har vist, som arten af opgaven ændringer, så gør det sæt af aktivering områder i hjernen," siger Just, DO Hebb professor i psykologi. "Det er som om udskiftninger af holdspillere der gøres dynamisk som følge af ændringer i spillet."