اسکن مغز نشان میدهد دانشآموزان کلاس اول هنگام گفتوگو با چتجیپیتی، مانند بزرگسالان شبکههای کنترل شناختی خود را به کار نمیگیرند

یک مطالعه کوچک با استفاده از تصویربرداری مغزی نشان میدهد که کودکان خردسال هنگام ایدهپردازی با یک چتبات هوش مصنوعی، در مقایسه با بزرگسالان، ارتباط کمتری درون شبکههای مغزی مسئول خودتنظیمی و توجه متمرکز و میان این شبکهها دارند. هرچند دانشآموزان کلاس اول و بزرگسالان، با در نظر گرفتن گروه سنی خود، در یک آزمون استاندارد تفکر خلاق عملکرد مشابهی داشتند، تنها در بزرگسالان میان خلاقیت بیشتر و هماهنگی قویتر این سامانههای کنترل ذهنی هنگام گفتوگو ارتباط مشاهده شد. یافتههای این پژوهش که در مجله Cerebral Cortex منتشر شده است، نشان میدهد که مغز کودکان خردسال ممکن است هنوز به سطح بلوغ لازم برای هدایت فعالانه و ارزیابی یک گفتوگوی مشارکتی با هوش مصنوعی مولد نرسیده باشد.
ابزارهای هوش مصنوعی مولد، مانند چتجیپیتی، بر پایه مدلهای زبانی بزرگ کار میکنند؛ سامانههای رایانهای که با حجم عظیمی از متن آموزش میبینند تا الگوهای کنار هم قرار گرفتن واژهها را پیشبینی کنند. این فناوری به آنها امکان میدهد پاسخهایی شبیه پاسخ انسان تولید کنند و در لحظه برای ایدهپردازی با کاربران همکاری کنند. با ورود این ابزارها به خانهها و کلاسهای ابتدایی، کودکان بیش از پیش از آنها برای داستانپردازی و حل مشارکتی مسائل استفاده میکنند؛ فرایندی که خلاقیت مشترک نامیده میشود. همراهی با یک شریک دیجیتال که سریع و غیرقابلپیشبینی پاسخ میدهد، به کنترل شناختی نیاز دارد؛ یعنی توانایی ذهن برای برنامهریزی قبلی، تمرکز بر هدف، به خاطر سپردن مطالبی که پیشتر گفته شدهاند و کنار گذاشتن عوامل حواسپرتی نامفید.
تولید ایدههای تازه و کاربردی تا حد زیادی به نحوه ارتباط سامانههای مختلف مغز با یکدیگر وابسته است. برای مثال، مطالعهای تصویربرداری مغزی در سال ۲۰۱۸ درباره بزرگسالان نشان داد افرادی که ایدههای اصیلتری تولید میکنند، معمولاً هماهنگی بیشتری میان سه شبکه اصلی مغز دارند: شبکهای که در خیالپردازی خودبهخودی و حافظه نقش دارد، شبکهای که افکار تازه و مهم را شناسایی میکند و شبکهای که مسئول کنترل شناختی و برنامهریزی هدفمند است. این شبکهها بهجای آنکه جداگانه عمل کنند، با همکاری یکدیگر به فرد امکان میدهند هم آزادانه ایدهپردازی کند و هم بسنجد که آیا ایدههای مطرحشده واقعاً منطقی و مناسب هستند یا خیر.
با این حال، شبکههای مغزی مسئول کنترل شناختی و توجه متمرکز در کودکان خردسال هنوز در حال شکلگیریاند و بلوغ کامل آنها معمولاً تا میانه دهه سوم زندگی به طول میانجامد. مطالعهای تصویربرداری مغزی در سال ۲۰۱۹ درباره کودکان خردسال که همان گروه پژوهشی مطالعه جدید آن را انجام داده بود، نشان داد در میان کودکان ۱۷ماهه تا ۹ساله، کودکان بزرگتر هنگام گوش دادن به داستان، ارتباط قویتری درون شبکههای کنترل شناختی و میان آنها داشتند. افزون بر این، مطالعهای تصویربرداری مغزی که در سال ۲۰۲۳ در سایکپست گزارش شد نشان داد رابطه شبکههای کنترل شناختی با تفکر خلاق در طول رشد تغییر میکند؛ بهطوریکه ارتباط قویتر در این نواحی کنترلی با خلاقیت بیشتر در نوجوانان، اما با خلاقیت کمتر در بزرگسالان همراه بود.
دوره کلاس اول دبستان، یعنی حدود شش تا هفتسالگی، مرحلهای حساس از رشد است. کودکان در این سن تازه یاد میگیرند متنها و گفتارها را مستقلاً ارزیابی کنند و در عین حال، معمولاً به افرادی که متخصص به نظر میرسند و به فناوری اعتماد زیادی دارند، بیآنکه چندان با دیده تردید به آنها نگاه کنند. این پژوهش را تیپی هوروویتس-کراوس، دانشیار گروه تصویربرداری عصبی آموزشی در دانشکده آموزش در علوم و فناوری و دانشکده مهندسی زیستپزشکی مؤسسه فناوری تخنیون اسرائیل، هدایت کرد. او همچنین با مؤسسه کندی کریگر و دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز همکاری دارد.
هوروویتس-کراوس و همکارانش در تخنیون، یوئد کنت، دفنا لینک-سورانی، ایمیل اشقر و رولا فرح، بررسی کردند که آیا دانشآموزان کلاس اول هنگام ایدهپردازی با چتجیپیتی، شبکههای کنترل شناختی و توجه خود را به همان اندازه بزرگسالان فعال میکنند یا خیر و این فعالیت مغزی چه ارتباطی با توانایی خلاقانه آنها دارد. یکی از انگیزههای این پژوهش، پیشچاپی در سال ۲۰۲۵ بود که هنوز داوری علمی نشده است. در آن مطالعه، بزرگسالانی که با کمک چتجیپیتی مقاله مینوشتند، در مقایسه با افرادی که از موتور جستوجو استفاده میکردند یا بدون هیچ ابزاری مینوشتند، فعالیت مغزی هماهنگ کمتری نشان داده بودند.
هوروویتس-کراوس به سایکپست گفت: «هوش مصنوعی مولد بسیار سریعتر از آنکه شواهد علمی درباره نحوه تعامل مغزهای در حال رشد با آن فراهم شود، وارد زندگی کودکان و کلاسهای درس شده است. مطالعات انجامشده روی بزرگسالان نشان دادهاند که افراد هنگام کار با چتجیپیتی از منابع شناختی کمتری استفاده میکنند، اما سامانههای کنترل شناختی بزرگسالان به بلوغ رسیدهاند؛ در حالی که این سامانهها تا میانه دهه سوم زندگی همچنان رشد میکنند. ما دانشآموزان کلاس اول، در سنین شش تا هفت سال، را انتخاب کردیم، زیرا در این دوره آموزش رسمی آغاز میشود، کارکردهای اجرایی با سرعت زیادی رشد میکنند و کودکان معمولاً به منابعی که متخصص میدانند اعتماد زیادی دارند. میخواستیم بدانیم مغز یک کودک خردسال هنگام گفتوگویی واقعی با چتجیپیتی، در مقایسه با مغز یک بزرگسال که دقیقاً همان تکلیف را انجام میدهد، واقعاً چه فعالیتی دارد.»
برای بررسی این موضوع، پژوهشگران ۱۵ دانشآموز کلاس اول با میانگین سنی حدود ۶٫۴ سال و ۱۶ بزرگسال با میانگین سنی حدود ۳۸ سال را جذب کردند. همه شرکتکنندگان از خانوادههایی با وضعیت اقتصادیاجتماعی متوسط تا بالاتر از متوسط بودند، سابقه اختلالات عصبی یا روانپزشکی نداشتند و برای تأیید برخورداری از هوش کلامی و غیرکلامی متعارف، آزمونهای استاندارد را پشت سر گذاشتند. پیش از ورود به دستگاه تصویربرداری مغزی، هر شرکتکننده آزمونی رفتاری برای سنجش خلاقیت انجام داد که «تکلیف تداعی واگرا» نام دارد. در این آزمون، از فرد خواسته میشود ۱۰ واژه نام ببرد که از نظر معنایی تا حد ممکن با یکدیگر تفاوت داشته باشند.
شرکتکنندگان درون دستگاه تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی یا افامآرآی قرار گرفتند؛ دستگاهی که با ردیابی تغییرات جریان خون، فعالیت مغز را اندازهگیری میکند. آنها در یک گفتوگوی شفاهی پنجدقیقهای با چتجیپیتی شرکت کردند. با استفاده از میکروفون ویژه و سامانه صوتی حذف نویز که برای محیط دستگاه طراحی شده بود، از کودکان و بزرگسالان خواسته شد هدفی باز و یکسان را دنبال کنند: با گفتوگو با چتجیپیتی، طرح اولیه راهاندازی هر نوع فروشگاهی را که میخواهند، در هر مکانی و برای هر گروهی از مشتریان، تهیه کنند. درست پیش از آغاز اسکن، به کودکان گفته شد که قرار است با «باهوشترین رایانه جهان»، یعنی چتجیپیتی، صحبت کنند؛ در حالی که به بزرگسالان فقط گفته شد با چتجیپیتی گفتوگو خواهند کرد.
هوروویتس-کراوس خاطرنشان کرد: «میخواهم به این نکته هم اشاره کنم که برگزاری یک گفتوگوی شفاهی زنده با چتجیپیتی درون دستگاه امآرآی، آن هم با کودکان ششساله، به زیرساخت ویژهای نیاز داشت که در مرکز امآرآی انسانی تخنیون توسعه داده شد. از کودکان، والدین و دانشجویانی که در این پژوهش شرکت کردند، بسیار سپاسگزارم.»
پژوهشگران همه گفتوگوها را ضبط و پیادهسازی کردند تا میزان اصالت و تنوع تبادلهای کلامی را اندازه بگیرند. آنها با استفاده از یک مدل رایانهای، امتیازی به نام «یکپارچگی معنایی واگرا» محاسبه کردند که نشان میدهد معانی واژههای بهکاررفته در یک گفتوگو تا چه اندازه از یکدیگر فاصله دارند. برای مثال، فاصله معنایی میان «گربه» و «دموکراسی» بسیار بیشتر از فاصله میان «گربه» و «سگ» است. در تصاویر مغزی نیز گروه، پس از کنترل آماری اثر حرکت سر درون دستگاه، اتصالپذیری کارکردی را در هفت شبکه اصلی مغز اندازهگیری کرد. اتصالپذیری کارکردی نشان میدهد فعالیت نواحی مختلف مغز در گذر زمان تا چه اندازه با یکدیگر هماهنگ میشود.
این هفت سامانه شامل شبکه پیشانیـآهیانهای و شبکه کمربندیـاپرکولار بودند که در کنترل شناختی و حفظ اهداف تکلیف نقش دارند؛ شبکههای توجه پشتی و شکمی که مسئول تمرکز ارادی و واکنشهای خودکار به اطلاعات تازهاند؛ شبکه برجستگی که با شناسایی ایدههای مهم مانند یک مرکز سوئیچینگ عمل میکند؛ شبکه حالت پیشفرض که از تخیل خودبهخودی پشتیبانی میکند؛ و شبکه بازیابی حافظه.
در آزمون تداعی واژهها که بیرون از دستگاه انجام شد، کودکان و بزرگسالان در مقایسه با افراد همسن خود امتیازهای مشابهی به دست آوردند. میانگین رتبه درصدی آنها بهترتیب ۲۸٫۶۱ و ۲۶٫۱۶ بود؛ تفاوتی که از نظر آماری معنادار نبود. با این حال، در گفتوگوی واقعی پنجدقیقهای با چتجیپیتی، بزرگسالان روایتهای شفاهی اندکی متنوعتر و گستردهتری نسبت به کودکان تولید کردند. میانگین امتیاز آنها در معیار یکپارچگی معنایی ۰٫۸۲ بود، در حالی که این امتیاز برای دانشآموزان کلاس اول ۰٫۸۱ به دست آمد. هرچند این اختلاف کوچک بود، از نظر آماری معنادار محسوب میشد.
بررسی تصاویر مغزی تفاوتهای چشمگیری را در نحوه بهکارگیری سامانههای کنترل ذهنی و توجه هنگام گفتوگو با چتبات نشان داد. درون شبکههای مغزی، هماهنگی فعالیت نواحی مختلف شبکه کنترل پیشانیـآهیانهای در بزرگسالان بهمراتب بیشتر بود. میانگین امتیاز اتصالپذیری در این شبکه برای بزرگسالان ۰٫۲۰۱ و برای کودکان ۰٫۱۱۳ بود. بزرگسالان همچنین اتصالپذیری درونی بیشتری در شبکه برجستگی، با امتیازهای ۰٫۲۸۹ در برابر ۰٫۱۹۸، و شبکه توجه پشتی، با امتیازهای ۰٫۲۱۱ در برابر ۰٫۱۶۲، نشان دادند. با این حال، پس از اصلاح آماری برای تعدد مقایسهها، تنها تفاوت مربوط به شبکه کنترل پیشانیـآهیانهای همچنان معنادار باقی ماند.
در مقابل، اتصالپذیری درونی شبکه حالت پیشفرض، که مسئول تخیل خودبهخودی است، میان دو گروه تفاوتی نداشت. میانگین این شاخص در بزرگسالان ۰٫۱۸۷ و در کودکان ۰٫۱۸۱ بود. هنگام گفتوگو با هوش مصنوعی، ارتباط میان شبکههای مختلف مغز نیز در بزرگسالان یکپارچهتر از دانشآموزان کلاس اول بود. پس از اصلاح آماری برای تعدد مقایسهها، قویترین تفاوت پایدار در ارتباط میان شبکه کنترل پیشانیـآهیانهای و شبکه توجه پشتی مشاهده شد؛ میانگین این اتصال در بزرگسالان ۰٫۱۲۶ و در کودکان ۰٫۰۳۹ بود.
پیش از اصلاح نتایج برای تعدد مقایسهها، بزرگسالان همچنین ارتباط قویتری میان نواحی بازیابی حافظه و سامانههای کنترل شناختی و توجه نشان دادند. اتصال میان شبکه حالت پیشفرض و شبکه بازیابی حافظه نیز در بزرگسالان قویتر بود؛ میانگین آن در این گروه ۰٫۱۵۰ و در کودکان ۰٫۱۱۱ بود. سپس پژوهشگران بررسی کردند که آیا امتیاز خلاقیت اولیه هر فرد، که بیرون از دستگاه اندازهگیری شده بود، میتواند قدرت ارتباط میان شبکههای مغزی او هنگام استفاده از چتجیپیتی را پیشبینی کند یا خیر.
نتایج نشان داد در بزرگسالان، امتیاز بالاتر خلاقیت با ارتباط قویتر میان شبکه کنترل پیشانیـآهیانهای و شبکه برجستگی هنگام گفتوگو با هوش مصنوعی همراه بود. اما در دانشآموزان کلاس اول، میان خلاقیت اولیه و قدرت ارتباط این شبکههای مغزی رابطه آماری معناداری مشاهده نشد. الگوی بهدستآمده در بزرگسالان با نتایج مطالعه سال ۲۰۲۳ که پیشتر به آن اشاره شد، تفاوت داشت. آن مطالعه ارتباط قویتر درون شبکه کنترل اجرایی را با خلاقیت کمتر در بزرگسالان مرتبط دانسته بود؛ با این تفاوت که پژوهش قبلی اتصالات درون یک شبکه را بررسی میکرد، نه ارتباط میان شبکههای مختلف.
هوروویتس-کراوس توضیح داد: «دو نکته گروه ما را شگفتزده کرد. نخست اینکه کودکان و بزرگسالان در آزمون استاندارد از نظر توانایی خلاقانه مشابه بودند، اما مسیرهای عصبیای که هنگام گفتوگو طی میکردند کاملاً متفاوت بود. تفاوت در ظرفیت اولیه نبود، بلکه به نحوه پیادهسازی خلاقیت در مغز مربوط میشد. دوم اینکه شبکه حالت پیشفرض، که در بیشتر مدلهای خلاقیت نقش محوری دارد، میان دو گروه تفاوتی نشان نداد. یک توضیح احتمالی این است که گفتوگو با چتجیپیتی درون دستگاه اسکن برای همه تجربهای تازه بوده است، اما این فرضیه باید مستقیماً آزمایش شود.»
در مجموع، نتایج نشان میدهد کودکان خردسال حتی اگر از ظرفیت خلاقانه متناسب با سن خود برخوردار باشند، هنگام گفتوگو با هوش مصنوعی مولد، شبکههای کنترل، توجه و حافظه را به اندازه بزرگسالان بهصورت یکپارچه به کار نمیگیرند. نویسندگان پیشنهاد میکنند که بزرگسالان با استفاده از شبکه برجستگی و شبکه کنترل پیشانیـآهیانهای، پاسخهای سریع چتجیپیتی را غربال میکنند و مسیر ایدهپردازی را در جهت هدف خود نگه میدارند؛ نقشی که این شبکهها ممکن است هنوز در کودکان شش تا هفتساله ایفا نکنند.
هوروویتس-کراوس گفت: «صحبت با یک چتبات ساده و بیدردسر به نظر میرسد، اما این کار به سامانههای برنامهریزی، نظارت، توجه و حافظه متکی است که در کودک ششساله هنوز در حال شکلگیریاند. به همین دلیل، هنگام استفاده کودکان خردسال از این ابزارها، راهنمایی بزرگسالان اهمیت دارد.»
او افزود: «پیام کاربردی این پژوهش آن است که نباید کودکان خردسال را بدون نظارت به استفاده از هوش مصنوعی مولد واگذار کرد. برای والدین و معلمان، این یعنی کنار کودک بنشینند، درباره پاسخها سؤال بپرسند و استفاده از هوش مصنوعی را فعالیتی مشترک بدانند، نه جایگزینی مستقل برای معلم. برای مربیان، متخصصان اطفال و سیاستگذاران نیز لازم است سن شروع استفاده کودکان از این ابزارها با همان دقتی بررسی شود که اکنون برای مدت مواجهه با صفحهنمایش در نظر گرفته میشود. این مطالعه نمیتواند سن مشخصی را بهعنوان سن ایمن تعیین کند، زیرا تنها دو گروه سنی بسیار متفاوت را بررسی کرده است؛ اما بهروشنی هشدار میدهد که نباید ابزارهایی را که بر اساس تواناییهای بزرگسالان طراحی شدهاند، بدون ملاحظه در اختیار کودکان خردسال گذاشت.»
برای تفسیر این یافتهها باید چند نکته را در نظر گرفت. در این پژوهش، گروه مقایسهای وجود نداشت که در آن شرکتکنندگان بیرون از دستگاه بهتنهایی ایدهپردازی کنند یا درون دستگاه با یک انسان گفتوگو داشته باشند. بنابراین، طراحی مطالعه نمیتواند تفاوتهای عمومی ناشی از بلوغ مغز در سنین مختلف را از اثراتی که مشخصاً به چتجیپیتی مربوطاند، جدا کند. به بیان دیگر، اتصالپذیری کمتر شبکههای مغزی در کودکان ممکن است بازتاب نحوه پردازش این تکلیف پیچیده بهطور کلی در مغز ششسالهها باشد، نه نشانهای از اینکه چتجیپیتی بهطور فعال فعالیت مغزی آنها را سرکوب میکند یا به آن آسیب میزند.
هوروویتس-کراوس تأکید کرد: «این مطالعه نشان نمیدهد که چتجیپیتی کنترل شناختی کودکان را کاهش میدهد یا به مغز آنها آسیب میزند. ما کودکانی را با بزرگسالانی مقایسه کردیم که هر دو یک تکلیف یکسان را با چتجیپیتی انجام میدادند؛ کودکان را در شرایط استفاده و عدم استفاده از چتجیپیتی مقایسه نکردیم و گفتوگو با این ابزار را نیز با گفتوگو با یک شریک انسانی نسنجیدیم. بنابراین، هنوز نمیتوانیم اثرات مختص هوش مصنوعی را از تفاوتهای عمومی رشدی در نحوه پردازش چنین گفتوگویی توسط مغز جدا کنیم.»
نحوه معرفی چتبات نیز ممکن است بر رفتار کودکان اثر گذاشته باشد. گفتن اینکه قرار است با «باهوشترین رایانه جهان» صحبت کنند، شاید دانشآموزان کلاس اول را به پذیرش منفعلانه پیشنهادهای دستگاه، بهجای پرسشگری یا ارزیابی ایدههای آن، ترغیب کرده باشد. چنین رفتاری میتواند بهطور طبیعی استفاده از شبکههای کنترل شناختی را کاهش دهد. پژوهشهای آینده باید به کودکان و بزرگسالان دستورالعملهای کاملاً یکسانی بدهند یا بهطور هدفمند بررسی کنند که معرفی هوش مصنوعی بهعنوان یک «متخصص» چگونه بر تفکر انتقادی کودکان تأثیر میگذارد.
همچنین، تعداد شرکتکنندگان نسبتاً کم بود و تنها ۱۵ کودک و ۱۶ بزرگسال در پژوهش حضور داشتند. ترکیب جنسیتی دو گروه نیز نامتوازن بود: از میان ۱۵ کودک، ۱۱ نفر پسر بودند و از میان ۱۶ بزرگسال، چهار نفر مرد بودند. تعداد شرکتکنندگان برای شناسایی تفاوتهای بزرگ میان گروههای سنی کافی بود، اما تحلیلهای مربوط به ارتباط خلاقیت با اتصالپذیری مغز اکتشافی بودند و احتمالاً توان آماری کافی نداشتند.
پژوهشگران همچنین تفاوتهای احتمالی در اندازه واژگان روزمره شرکتکنندگان، سرعت صحبت کردن، تعداد نوبتهای گفتوگو یا میزان آشنایی قبلی آنها با چتجیپیتی را کنترل نکردند. احتمال دارد بزرگسالان پیش از آزمایش بسیار بیشتر از کودکان با این ابزار کار کرده باشند. پیگیری رشد کودکان طی چندین سال و انجام مطالعات بزرگتر به مربیان و متخصصان اطفال کمک خواهد کرد مشخص کنند کودکان در چه مرحلهای از رشد، کنترل ذهنی لازم برای همکاری فعالانه با ابزارهای هوش مصنوعی را به دست میآورند.
هوروویتس-کراوس گفت: «گامهای بعدی شامل انجام مطالعات با نمونههای بزرگتر، مقایسه مستقیم گفتوگو با چتجیپیتی با گفتوگو با یک شریک انسانی یا انجام تکلیف بدون هوش مصنوعی، و پیگیری طولی است تا مشخص شود شبکههای کنترل در چه مرحلهای از رشد شروع به فعالیتی شبیه بزرگسالان میکنند و چه زمانی با خلاقیت ارتباط مییابند. همچنین قصد داریم میزان آشنایی کودکان با هوش مصنوعی را اندازهگیری کنیم و بررسی کنیم که برداشت آنها از اعتبار و اقتدار هوش مصنوعی چگونه بر میزان مشارکتشان اثر میگذارد. هدف بلندمدت این است که شواهد لازم را برای استفاده متناسب با مرحله رشد از هوش مصنوعی مولد در اختیار مربیان، متخصصان اطفال و سیاستگذاران قرار دهیم؛ درست همانطور که برای مواجهه با صفحهنمایش راهنماییهایی وجود دارد.»
او افزود: «فناوری میتواند به یادگیری کمک کند، اما نمیتواند هدایت آن را بر عهده بگیرد؛ کودکان زمانی بهتر یاد میگیرند که در کنار بزرگسالی باشند که آنها را راهنمایی میکند و به چالش میکشد.»
این پژوهش با عنوان «درگیری کمتر سامانههای کنترل شناختی در کودکان هنگام استفاده از چتجیپیتی» به قلم تیپی هوروویتس-کراوس، یوئد ان. کنت، دفنا لینک-سورانی، ایمیل اشقر و رولا فرح منتشر شده است.
