დონალდ ჰები იყო კანადელი ფიზიოლოგი და ნეიროფსიქოლოგი. იგი ცდილობდა გაეგო თუ რა მნიშვნელობა ჰქონდა ნეირონებს დასწავლის პროცესისათვის. მას ასევე მოიხსენიებენ ხელოვნური ნეირონული ქსელების თეორიის ერთ-ერთ ფუძემდებლად, რადგან მან შემოგვთავაზა პირველი გამოსადეგი ალგორითმი ხელოვნური ნეირონული ქსელების შესასწავლად.

დონალდ ჰები დაიბადა 1904 წლის 22 ივლისს ახალი შოტლანდიის პატარა ქალაქ ჩესტერში. ბავშვობიდან დონალდს სურდა მწერალი გამხდრიყო, ამის გამო მან დალჰაუსის უნივერსიტეტში ჩააბარა. 1925 წელოს მან მიიღო ბაკალავრის ხარისხი, რის შემდეგაც იგი მასწავლებლად მუშაობდა თავის ძველ სკოლაში, ჩესტერში. მოგვიანებით მან გადაწყვიტა ცხოვრების უკეთ შესწავლა და წავიდა დასავლეთში სადაც მუშაობდა ფერმაში. ის ბევრს მოგზაურობდა. თავისი მოგზაურობის დროს მან წაიკითხა ზიგმუნდ ფროიდის, უილიამ ჯემსის და ჯონ უოტსონის ნამუშევრები, რომლებმაც მიიყვანეს იგი იდეამდე, რომ დაკავებულიყო ფსიქოლოგიის შაწავლით.
1934 წელს ჰები მიიღეს ჩიკაგოს უნივერსიტეტში, ის იყო კარლ ლეშლის მოსწავლე. მის სადიპლომო ნაშრომს ერქვა “სივრცითი ორიენტაციის ოპრობლემა და ადგილი დასწავლაში“.
1935 წლის სექტემბერში, ჰარვარდის უნივერსიტეტში ყოფნისას მას უნდა შეეცვალა საკუთარი სადიპლომო ნაშრომის კვლევის თემა და იგი გადააკეთა შემდეგნაირად “სინათლისა და ზომის ვიზუალური აღქმა ვირთხაში“. მან ვირთხათა გარკვეული ნაწილი დატოვა სიბნელეში, დანარჩები კი სინათლეში და ადარებდა მათ ტვინს. ამის შედეგად მან მიიღო ფილოსოფიის დოქტორის ხარისხი ჰარვარდის უნივერსიტეტში.
1937 წელს ის მიიღეს მონრეალის ნევროლოგიურ ინსტიტუტში. აქ ის იკვლევდა ტვინზე ოპერაციებისა და ტრამვების გავლენას ადამიანის თავის ტვინის ფუნქციაზე. მან დაინახა რომ ბავშვის ტვინს შეუძლია დაიბრუნოს სრული ან ნაწილობრივი ფუნქცია, როდესაც იგი დაზიანდება. მაგრამ თავის ტვინის მსგავსი დაზიანება, ზრდასრული ადამიანისთვის შესაძლებელია ბევრად უფრო გამანადგურებელი და სასიკვდილოც კი აღმოჩნდეს. აქედან გამომდინარე იგი მიხვდა თუ რაოდენ დიდ როლს თამაშობს გარეგანი სტილულაცია ზრდასრული ადამიანების აზროვნების პროცესში. მან აჩვენა, რომ ასეთი სტიმულების ნაკლებობა იწვევს ტვინის ფუნქციის დარღვევას და ზოგჯერ ჰალუცინაციებსაც. ის ასევე კრიტიკულად მიუდგა სტენფორდ-ბინესა და ვექსლეტის ინტელექტის ტესტებს, რომლებიც გამოიყენებოდა იმ პაციენტებთან, რომლებსაც თავის ტვინის ოპერაცია ჰქონდათ გაკეთებული. ეს ტესტები შემუშავებული იყო ინტელექტის საერთო დონის შესაფასებლად, მაშინ როდესაც ჰები თვლიდა, რომ ტესტები განკუთვნილი უნდა ყოფილიყო კონკრეტული შედეგებისთვის, თუ რა გავლენა მოახდინა ოპერაციამ პაციენტზე. მორტონთან ერტად მან შექმნა “Picture Anomaly“ ტესტები.

Picture Anomaly- ის გამოყენებისას მან წარმოადგინა პირველი ნიშანი იმისა, რომ შუბლის მარჯვენა საფეთქლის წილში ჩართული იყო ვიზუალური აღდგენა/აღიარება. მან ასევე აჩვენა, რომ წინა შუბლის დიდი ნაწილი, საერთოდ არ ახდენს გავლენას ინტელექტზე. ერთ ზრდასრულ პაციენტს, რომელსაც დაზიანებული ჰქონდა წინა შუბლის დიდი ნაწილი, რათა განკურნებულიყო ეპილეფსიისაგან, მან აღნიშნა რომ პოსტოპერაციულ პერიოდში მას აღენიშნებოდა პიროვნული და ინტელექტუალური პოტენციალის გაუმჯობესება. ასეთი შედეგების მიღების შემდეგ მან დაიჯერა, რომ დასწავლაში მნიშვნელოვან როლს შუბლის წილი მხოლოდ ადრეულ ასაკში თამაშობს. 1939 წელს, იმისათვის რომ, შეემოწმებინა საკუთარი თეორია შუბლის წილის ცვალებად როლზე ტვინში, ასაკთან ერთად, მან შეიმუშავა ცვალდი გზა ლაბირინთში ვირთხებისთვის კენეთ უილიამსთან ერთად. რომელსაც შემდგომში ჰებ-უილიამსის ლაბირინთი ეწოდა. მოგვიანებით ეს მეთოდი, ცხოველების ინტელექტის ტესტირებისთვის გამოიყენა უამრავმა მკვლევარმა. მან გამოიყენა ლაბირინთი, რომ შეემოწმებინა ბრმა ვირთხების ინტელექტი, განვითარების სხვადასხვა ეტაპზე, რამაც აჩვენა ბავშვობაში მიღბულ გამოცდილებას ხანგრძლივი ეფექტი და პრობლემის გადაჭრის უკეთესი შესაძლებლობა აქვთ, ვიდრე ზრდასრულ ვირთხებს. ეს გახდა ერთ-ერთი მთავარი პრინციპი განვითარების ფსიქოლოგიაში.
1942 წელს იგი გადავიდა ფლორიდის შტატში, რათა კიდევ ერთხელ ემუშავა კარლ ლეშლთან ერთად. პრიმატების ქცევის შესწავლისას ჰებმა შეიმუშავა ემოციური ტესტები შიმპანზეებისთვის. თუმცა, ექსპერიმენტები გარკვეულწილად წარუმატებელი იყო, რადგანაც აღმოჩნდა რომ პრიმატები რთულად დაისწავლიან გარკვეულ ქცევას. იქ მუშაობის დროს ჰებმა დაწერა “ქცევის ორგანიზაცია“ : ნეიროფსიქოლოგიური თეორია, მისი ინოვაციური წიგნი, რომელსიც გადმოცემულია იმის შესახებ, რომ ერთადერთი გზა რათა ავხსნათ ქცევა თავის ტვინის ფუნქციის გამოკვლევაა.

ქცევის ორგანიზაცია

ქცევის ორგანიზაცია ითვლება ჰების ყველაზე მნიშვნელოვან წვლილად ნეირომეცნიერების სფეროში. ჰების კვლევები მოიცავდა როგორც ტვინის ბიოლოგიური ფუნქციების შესწავლას, ისე სენსორულ დეპრივაციას. მისი მრავალწლიანი მუშაობისა თავის ტვინის ქირურგიაში და ამასთან ერთად მის მიერ ადამიანის ქცევის შესწავლამ, საბოლოოდ ჰები მიიყვანა ამ ორი დარგის გაერთიანებამდე, რასაც დიდი ხნის განმავლობაში ვერ უკავირებდა ერთმანეთს. ის დაკავშირებულია თავის ტვინის ბიოლოგიურ ფუნქციასთან როგორც ორგანოსთან და ამასთან, გონების უმაღლეს ფუნქციებთანაც.

1929 წელს ჰანს ბერგერმა აღმოაჩინა რომ გონებას აქვს უწყვეტი ელექტრული აქტივობა და ეჭვქვეშ დააყენა პავლოვის მოდელი აღქმისა და პასუხის შესახებ, რადგან როგორც აღმოჩნდა, რომ ტვინში ზედმეტი სტიმულების გარეშეც მიმდინარეობდა გარკვეული პროცესები.

ამავე დროს გეშტალტის თეორია, ამტკიცებდა, რომ სიგნალები ტვინის ერთგვარ სფეროში შეიქმნა. ამ სფეროს ფორმა კი დამოკიდებული იყო მხოლოდ წარმოებული ხარჯბის პატერნზე. თუმცა, მიუხედავად ამისა, მაინც შეუძლებელი იყო იმის ახსნა, თუ როგორ აღიქმებოდა ეს სფერო ტვინის მიერ. ბიჰევიორისტულმა თეორიებმა კარგად ახსნეს ამ პატერნთა ჩამოყალიბების, დამუშავების პროცესი. თუმცა, მათთვის მაინც ბუნდოვანი იყო, თუ როგორ მოხერხდა ამ პატერნების ადამიანის ტვინში შექმნა და დამკვიდრება. ჰებმა ერთ კონცეფციაში გააერთიანა ქცევისა და გონების შესახებ თეორიები. აქ კარგად გამოჩნდა თავის ტვინის მარჯვენა ნახევარსფეროს მნიშვნელოვანი ფუნქციები. მისი თეორია ცნობილი გახდა, როგორც ჰების თეორია და მოდელები, რომლებიც იყენებდნენ მას, მიიჩნევა, რომ წარმოადგენენ “ჰებისეულ დასწავლას“. დასწავლის ამ მეთოდს, ყველაზე უკეთ გამოთქვამს შემდეგი ციტატა წიგნიდან:

როდესაც A უჯრედის აქსონი საკმარისად ახლოს მდებარეობს B უჯრედთან, რათა აღაგზნოს ის და მუდმივად უგზავნოს იმპულსებს, ზრდის ზოგიერთი პროცესი ან მეტაბოლური ცვლილებები ხდება ერთ ან ორივე უჯრედში, ისე რომ ელემენტი A-ს სასრგებლო ქმედების კოეფიციენტი იზრდება B-ს ზრდასთან ერთად.

ეს ხშირად პერიფრაზირებულია, როგორც ჰების კანონი: „ნეირონები, რომლებიც უკიდებენ ცეცხლს ერთმანეთს, არიან ელექტრულ კავშირში“ - "Neurons that fire together wire together". ფაზათა თანმიმდევრობა(phase sequence) არის ქცევის ორგანიზაციის უმარლესი საფეხურები, რომლებიც შეიცავენ რამდენიმე უჯრედული ანსამბლეების გაერთიანებას, რაც ჰებისთვის ფიზიკური ექვივალენტია ფიქრისა. დონალდ ჰებმა ივარაუდა, რომ უჯრედული ანსამბლეები, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან, ქმნიან ქცევის ორგანიზაციის ტიპს. მაგალითად: თუ ვარდის სურნელი სასიამოვო სენსორულ მოვლენას/ შეგრძნებას იწვევს, კონკრეტულ უბანში აღგზნებული ნეირონები იწვევენ სხვა უჯრედების აღგზნებას და ფუნქციონირებას ერთდროულად/სინქრონულად. სენსორული შეგრძნების, სიამოვნების აღქმა მიმღებული იყო ვარდის არომატიდან. ტვინი ამ აღქმას ფიზიკურად პასუხობს, რაც გმაოიხატება ზოგ შემთხვევაში ღიმილით, ზოგჯერ დაცემინებით და სხვა.

განმტკიცების ცენტრები ტვინში

კიდევ ერთი ცნება, რომლიც ჰებბის სახელს უკავშირდება, თუმცა არა პირდაპირ არის განმტკიცების ცენტრები ტვინში, რომელიც ლიმბურ სისტემაში მდებარეობს. თავდაპირველად ის სრულიად შემთხვევით ვირთხებთან იქნა აღმოჩენილი, შემდგომში კი ადამიანებთანაც. განმტკიცების ცენტრი ეწოდება იმიტომ, რომ ექსპერიმენტების შემთხვევაში დადგინდა, რომ ტვინის ამ ნაწილზე სტიმულაციით ცხოველი იმეორებს მოქმედებას, რომელსაც ის სტიმულაციის მიწოდებამდე ასრულებდა. პირდაპირი სტიმულაცია ცხოველზე განსხვავებულ გავნელას ახდენს, ვიდრე განმტკიცება საკვებითა და წყლით. პირდაპირი სტიმულაციის მახასიათებლები შემდეგია:1. წინასწარი სწავლებამდე არაა საჭირო დეპრივაცია (არ არის საჭირო ცხოველი გრძნობდეს აგზნებას ან მოთხოვნილებას).2. დანაყრება არ ხდება (საკვების შემთხვევაში მოთხოვნილება კმაყოფილდება და ცხოველი აღარ პასუხობს სტიიმულებს, მაშინ, როცა პირდაპირი სტიმულაციაზე რეაქცია ფიზიკურ გამოფიტვამდე ხდება). 3. პირდაპირი სტიმულაციის დროს მეორე პლანზე იწევს ორგანიზმის სხვა მოთხოვნილებები. 4. ჩაქრობა მომენტალურად ხდება სტიმულაციის შეწყვეტის შემდეგ, მაგრამ სწრაფად და სრულად აღდება სტიმულაციის თავიდან მიწოდების შემთხვევაში. 5. ამ განმტკიცების ხერხის გამოყენება შეიძლება მხოლოდ იმ რეჟიმებში, რომლებშიც განმტკიცება ჩქარა და ხშირად ხდება.

ჰებისეული თეორია

ჰების თეორია ხსნის როგორ უკავშირდებიან ნეირონები ერთმანეთს რომ გახდნენ ენგრემა( ჰიპოთეტური სტრუქტურა რომელიც მეხსიერების კვალს ინახავს) ჰების თეორიები შეიძლება გაგებული იყოს შემდეგნაირად:

1. ძირითადი იდეა არის ის, რომ ნებისმიერი ორი უჯრედი ან უჯრედთა სისტემა, რომლებიც ერთდროულად აქტიურად არიან ჩართული გარკვეულ საქმიანობაში მიდრეკილი არიან გახდნენ თანხმლები ‘’სიმპტომი’’ ( რაც ნიშნავს იმას რომ ერთ საქმიანობაში აქტიურობა ხელს უწყობს აქტიურობას მეორე საქმიანობაში). 2. როდესაც ერთი უჯრედი ააქტიურებს სხვა უჯრედს, აქსონი პირველი უჯრედიდან შეიმუშავებს სინაფსურ ბლანკებს ( ან აფართოვებს მათ თუ ისინი უკვე არსებობს) მეორე უჯრედის სომასთან კონტაქტის დროს.

აქსონი არის (ნეირითი) - ნეირონის წვრილი, გრძელი, ძაფისებური ნაწილი რომლის მეშვეობითაც იმპულსები გადადის ერთი უჯრედიდან მეორეში.

3. როდესაც ერთი უჯრედის აქსონი საკმარისად ახლოსაა მეორე უჯრედთან რომ აღაგზნოს იგი და ამას დაჟინებით განმეორებითად აკეთებს, ადგილი აქვს გარკვეულ ზრდის პროცესს ან მეტაბოლურ ცვლილებას ერთ ან ორივე უჯრედში, ამიტომაც პირველის (გადამცემის) ეფექტურობა იზრდება.

რაც შეეხება ჰების ხელოვნური ნეირონული ქსელების თეორიას

ხელოვნური ნეირონული ქსელი — ხელოვნური ნეირონებისა და ამ ნეირონების დამაკავშირებელი წახნაგებისაგან შემდგარი ქსელი. ზოგიერთი წახნაგი მოცემული ნეირონისთვის განიხილება შემომავლად, ხოლო ზოგიერთი გამავლად.

უკუპროპაგაციული მოდელი

უკუპროპაგაციული მოდელი არის ხელოვნურ ნეირონულ ქსელებში ერთ-ერთი ყველაზე გამოყენებადი. მას გააჩნია შემომავალი და გამავალი შრეები, აგრეთვე ერთი ან მეტი შიდა შრე. მეზობელ შრეებს შორის ყველა ნეირონი ერთმანეთშია დაკავშირებული. სიგნალის მოძრაობა ხდება შემოსავლიდან გამოსავალზე შიდა შრეების სათითოდ გავლით. ნეირონების დამაკავშირებელი წახნაგების წონების შერჩევის გზით შესაძლებელია ასეთ ნეირონულ ქსელს "ვასწავლოთ" შემოსავლის შესაბამის გასავალში გარდაქმნა, მაგალითად, ხელნაწერი ასოების ამოსაცნობად.

პერცეპტრონი

პერცეპტრონი არის უმარტივესი ნეირონული ქსელის არქიტექტურა, რომელიც გამოიყენება წრფივად გაყოფადი არეების ამოსაცნობად. პერცეპტრონს გაანჩნია მხოლოდ ორი სრულად დაკავშირებული შრე – შემომავალი და გამავალი შრეები. თუმცა პერცეპტრონის გამოსავალი შესაძლებელია გამოთვლილი იყოს ანალიტიკური გზით და მას შეუძლია მხოლოდ შეზღუდული სახეობის სტრუქტურების ამოცნობა (წრფივად გაყოფადი არე), ის მაინც წარმოადგენს ერთ-ერთ ყველაზე სასარგებლო მოდელს თეორიული კვლევისთვის, ვინაიდან უფრო რთული მოდელების (მაგ. უკუპროპაგაციული მოდელი ერთი შიდა შრით) თეორიული განხილვა მეტად რთულია.

დეპრივაციის ექსპერიმენტი

კოლეჯის რამდენიმე სტუდენტი დააწვინეს მოხერხებულ საწოლებში ხმადახშულ (ხმაგაუმტარ) განათებულ კამერებში, გაუკეთეს მათ მუქი სათვალეები მხედველობითი შეგრძნების შესამცირებლად ხოლო მუყაოს მანჟეტებიანი ხელთათმანი ტაქტილური ანუ შეგრძნებითი სტიმულების შესამცირებლად. ამ ექსპერიმენტის მიზანი იყო არა მთლიანი სენსორული ინფორმაციის მოხსნა (შეწყვეტა, ჩამოშორება) არამედ მხოლოდ გამოსახულებების და სიმბოლოების აღქმისა.

ცდისპირთა დიდმა ნაწილმა დროს მარტოობაში გატარება ამჯობინა, რომ ეფიქრათ თავიანთ სწავლაზე, ან შესასრულებელი სამუშაოების დაგეგმვაზე.

ამ ექსპერიმენტის შედეგები თანაბრად იყო გასაკვირი როგორც მკვლევრებისთვის ისე ცდისპირებისთვის, რადგან აღმოჩნდა რომ ექსპერიმენტულ პირობებში სტუდენტებს საკუთარი ფიქრების რაიმე კონკრეტულზე ფოკუსირება არ შეეძლოთ, და ზოგადად დაერღვათ აზროვნების პროცესი. იზოლაციიდან რამდნიმე საათის შემდეგ ბევრს მათგანს უჩნდებოდა ჰალუცინაციები : მაგალითად ხედავდნენ პრეისტორიულს ცხოველებს ჯუნგლებში და სხვადასხვა ამგვარ რამეს. თავიდან ამგვარი ხილვები საინტერესო და გასართობი ჩანდა მაგრამ გარკვეულ ხნის შემდეგ ეს ყველაფერი იწვევდა გაღიზიანებას და იმდენად რეალური იყო, რომ ცდისპირებს ძილსაც უფრთხობდა. სტუდენტებს არ შეეძლოთ ამ ხილვების განდევნა (თავიდან რიგ შემთხვევებში თან ახლდათ ხმოვანი ჰალუცინაციები, როგორებიცაა მაგალითად მოლაპარაკე ადამიანებსი ხმა ან მუსიკალური ბგერები. ზოგიერთი ცდისპირი კი გრძნობა გარკვეულ მოძრაობებს, უცხოს შეხებას, ჰქონდათ უცხო სხეულთან ახლოს ყოფნის შეგრძნება. ვამჩნევთ, რომ სენსორული იზოლაცია ზრდიდა ზებუნებრივი ძალების რწმენას, და რიგი სტუდენტებისა აღნიშნავდა, რომ ექსპერიმენტის დამთავრებიდან რამდენიმე დღის განმავლობაში ეშინოდათ მოჩვენებების დანახვის.

ამ ყველაფერმა ექსპერიმენტატორებს საფუძველი მისცა დაესკვნათ რომ ცვალებადი გარემო აუცილებელია ადამიანისთვის. მის გარეშე ტვინი წყვეტს ადეკვატურათ ფუნქციონირებას და აღმოცენდება ქცევითი ანომალიები (დარღვევები)

ჯილდოები და მიღწევები

ჰები იყო ამერიკული ფსიქოლოგთა ასოციაციის (APA) წევრი და 1960 წელს მისი პრეზიდენტი იყო. 1961 წელს მან მოიპოვა APA-ს განსაკუთრებული ჯილდო მეცნიერებაში შეტანილი წვლილისთვის.

1966 წლის მარტში ჰები სამეფო საზოგადოების წევრი იყო.

1975 წელს მან მიიღო კონკორდიის უნივერსიტეტის საპატიო დოქტორის წოდება.

დონალდ ჰების სახელს ატარებს პრემია, რომლითაც აჯილდოვებენ გამოჩენილ კანადელ მეცნიერებს. ეს პრემია ყოველწლიურად გადაეცემა ადამიანს, რომელმაც მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა ფსიქოლოგიის დისციპლინის როგორც მეცნიერების განვითარებაში. ეს ჯილდო პირველად დონალდ ოლდინგ ჰებმა წარუდგინა საზოგადოებას 1980 წელს.