زیبایی در ورای مغز

مغزت را بشناس تا خودت را بشناسی! این شعار انجمن جهانی علوم اعصاب در طی سال گذشته بوده‌ است. با آگاهی بیشتر از دنیای پر رمز و راز مغز بیشتر می‌توانیم به توانایی‌ها و یا نقص‌های خودمان (برای مثال بیماری و یا خطاهای شناختی) پی ببریم. زمانی که از حافظه، یادگیری، زبان و حرکت می‌گوئیم بدون شک منظورمان ارتباطات پیچیده‌ای است که در میان نورون‌های مغزمان شکل می‌گیرد. در طی سالیان اخیر پیشرفت تکنولوژی، توانایی ما را برای شناسایی مدارهای پیچیده‌ی عصبی و مشاهده‌ی آن‌ها به صورت دقیق‌تر و در زیر میکروسکوپ دو چندان کرده‌ است. علاوه بر همه‌ی این‌ها استفاده از مدل‌های حیوانی (از جمله موش) به ما در حل بسیاری از معماهای مرتبط با رشد و تکامل مغز و نیز بیماری‌های عصبی یاری رسانده‌ است. در تصاویری که در این مطلب برایتان تشریح می‌کنیم، زیربنای عصبی بسیاری از عملکرد‌های شناختی را که در طول روز انجام می‌دهیم، مورد بررسی قرار خواهیم داد.

1. مغز دوم

توسط: الکسیس وونک

سیستم عصبی روده یک شبکه‌ی عصبی است. این سیستم با نام مستعار “مغز دوم”، برای تنظیم فرآیندهای گوارشی روده تا حدودی مستقل از مغز عمل می‌کند. این تصویر، سیستم عصبی روده‌ی یک موش چهار روزه را نشان می‌دهد که شامل عروق خونی و مسیرهای لنفاوی (آبی)، سلول‌های عصبی (صورتی) و سلول‌های پشتیبان، به نام سلول‌های شوان، (سبز) است. دانشمندان دریافته‌اند که زیر مجموعه‌ای از سلول‌های جوان شوان در داخل روده به نورون‌ها تبدیل می‌شوند. این سلول‌ها برای رشد مناسب سیستم عصبی روده بسیار مهم هستند.

2. سد خونی در هسته‌های قاعده‌ای

توسط: الکسیس وونک

بیماری هانتینگتون یک اختلال ژنتیکی است که با حرکات غیر قابل کنترل، تحت عنوان کره، و عدم هماهنگی حرکتی مشخص می‌شود. این علایم بر اثر مرگ سلول‌های هسته‌های قاعده‌ای ایجاد می‌شود. هسته‌های قاعده‌ای گروهی از ساختارهای در هم آمیخته‌ی مغز هستند که برای ایجاد و هماهنگ‌سازی حرکات مهم هستند.
این تصویر برهم‌کنش بین دو ساختار درون هسته‌های قاعده‌ای در حال رشد را در جنین موش نشان می‌دهد. فیبرهای عصبی (سبز) از ساختاری به نام جسم مخطط، راه خود را به سمت ساختاری به نام گلوبوس پالیدوس (صورتی) در پیش می‌گیرند. دانشمندان کشف کرده‌اند که پروتئینی در مغز کمک می‌کند تا برخی از این فیبرهای عصبی به سایر قسمت‌های گانگلیون بازال برسند. بدون وجود این پروتئین، بسیاری از الیاف قادر به عبور از گلوبوس پالیدوس نیستند و به جای آن در یک توپ جمع می‌شوند (همانطور که در اینجا دیده می‌شود) بررسی نحوه‌ی شکل‌گیری هسته‌های قاعده‌ای می‌تواند به درک بیماری هانتینگتون و سایر اختلالات حرکتی کمک کند.

3. نورون‌ حرکتی

منبع: فالینی و همکاران، ژورنال علوم اعصاب

انگشتان دست یا پای خود را ناگهان باز کرده یا مچاله کنید. این حرکات سریع ناشی از دنباله‌ای از سیگنال‌های الکتریکی است که در مغز شما آغاز می‌شود. سلول‌های تخصصی‌شده به نام نورون‌های حرکتی (در بالا) دستورالعمل‌های مغز را در طول کابل‌های طولانی (آکسون) حمل می‌کنند که از طناب نخاعی به عضلات دست و پای شما می‌رسند. در بیماری‌هایی مانند آتروفی عضلانی نخاعی، آکسون نورون‌های حرکتی آسیب دیده و تحلیل می‌روند. بدین معنا که سیگنال‌های مغز هرگز به عضلات نمی‌رسند و حرکات دچار اختلال می‌شوند. محققان در حال تحقیق درباره‌ی علت این دژنراسیون به منظور یافتن درمان‌های بالقوه برای بیماری آتروفی عضلانی نخاعی و سایر بیماری‌های نورونی حرکتی هستند.

4. انعطاف‌پذیری عصبی

منبع: کارستنس، و همکاران، ژورنال علوم اعصاب

مغز، برای عملکرد درست، به تعادل سیگنالهای “بایست” و “برو” متکی است. هنگامی که یک نورون نورون دیگری را غیرفعال یا مهار می‌کند، سیگنال “بایست” چشمک می‌زند. دانشمندان ساختارهای شبکه‌مانندی از پروتئین‌های به هم پیوسته به نام شبکه‌های پری‌نورال را کشف کرده‌اند که سیگنال‌های عصبی را درون مدارهای خاصی مهار می‌کند. این تصویری از هیپوکامپ یک موش، بخش مسئول یادگیری و حافظه در مغز است، که شبکه‌های پری‌نورونال (سبز) و همچنین اطراف آن (قرمز) را نشان می‌دهد. مغز در حال رشد دارای ظرفیت فوق‌العاده‌ای برای تغییر قدرت ارتباط بین نورون‌هاست، پدیده‌ای که انعطاف‌پذیری عصبی نام دارد و دانشمندان بر این باورند که شبکه‌های پری‌نورونال به این انعطاف‌پذیری کمک می‌کنند. برخی مطالعات نشان داده‌اند که در افراد مبتلا به اختلالات رشد عصبی مثل سندرم رت و اسکیزوفرنیا شبکه‌های پری‌نورونال تغییر یافته‌اند. دانشمندان در حال انجام مطالعاتی هستند تا دریابند که چگونه این تغییرات ممکن است عملکرد مغز را تحت تأثیر قرار دهد.

5. سلول‌ها در ورای حرکت و هماهنگی

هنگامی که دوچرخه می‌رانید، به طور همزمان کارهای زیادی را انجام می‌دهید: تعادل، پدال، فرمان و پاییدن مسیر و محیط اطرافتان با چشمانتان. اما به لطف منطقه‌ای از مغز به نام مخچه پس از مقداری تمرین، همه‌ی این کارها، با کمترین تلاش یا بدون آن صورت می‌گیرند. مخچه، که در پایه‌ی مغز و درست در پشت ساقه‌ی مغز واقع شده است، به ما در یادگیری رفتارهای حرکتی جدید و هماهنگی حرکات کمک می‌کند. نورون‌های پیچیده‌ای، که به نام سلول‌های پورکینژ شناخته شده‌اند، در مخچه جای گرفته‌اند.
سلول‌های پورکنژ‌ ازجمله بزرگترین سلول‌های مغز هستند، که فعالیت مخچه را تنظیم و به ما در هماهنگی حرکات کمک می‌کنند. دانشمندان با مطالعه‌ی این که چگونه این سلول‌ها با سایر نورون‌ها در مخچه ارتباط برقرار می‌کنند، امیدوارند در مورد مدارهای عصبی که رفتارهای پیچیده‌ی حرکتی را تحت تأثیر قرار می‌دهند، چیزهای بیشتری یاد بگیرند.

6. کنترل ترافیک

منبع: گودلیف و همکاران، ژورنال علوم اعصاب

تصور کنید که می‌خواهید اتومبیلتان را برانید بدون اینکه پایتان را از روی پدال ترمز بردارید، شما خیلی دور نخواهید رفت! درست همانطور که در رانندگی برای رسیدن به مقصد نیاز به هر دوی شتاب و ترمز دارید، مغز شما نیز به تعادل دقیق بین سیگنال‌های “توقف” و “برو” متکی است. گروه خاصی از نورون‌ها سیگنال‌های توقف را فراهم می‌کنند؛ آزاد‌سازی انتقال‌دهنده‌های خاصی که موجب توقف و یا مهار سایر نورون‌ها از ارسال پیام‌ها می‌شوند. مطالعات افراد مبتلا به سندرم داون نشان می‌دهد که آن‌ها سیگنالینگ مهاری بسیار زیادی در مغز خود دارند، که یادگیری و حافظه را مختل می‌کند. تصویر بالا نورون‌های مهارکننده (زرد) و دیگر نورون‌ها (بنفش) را در قشر مغز موش با شرایطی مشابه سندرم داون نشان می‌دهد. مطالعه‌ی مدل‌های موشی مانند این می‌تواند سرنخ‌هایی را در مورد نوروبیولوژیِ زمینه‌ساز نارسایی‌های شناختی در سندرم داون و سایر اختلالات رشدی به دانشمندان ارائه دهد.

7. ریشه‌ی ترس و اضطراب

خواه در یک تئاتر طنز باشیم، یا یک مسافرت هوایی، یا سخنرانی عمومی، ما اغلب یاد می‌گیریم که بترسیم. مغز ما برای برخی از شرایط ترس‌آور سیم‌پیچی شده‌ است و این به ما کمک می‌کند تا تهدیدات ایمنی را بهتر شناسایی کرده و از آنها اجتناب کنیم.
گره کلیدی در سیم‌پیچی ترس ما آمیگدال است، ساختاری بادامی‌شکل که در عمق طرفین مغز ما درگیر عواطف و حافظه است. این تصویر، برش عرضی آمیگدال موش جوان را نشان می‌دهد، با نورون‌هایی که به رنگ آبی مزین شده‌اند. قبل از رنگ‌آمیزی، این موش کار اضطراب‌آوری انجام داد که گروه کوچکی از نورون‌ها (نقاط صورتی) را فعال کرد. مطالعه‌ی نحوه‌ی رشد آمیگدال به دانشمندان کمک می‌کند تا پایه‌های عصبی ترس، و اختلالاتی چون اضطراب و فوبیا را درک کنند.

8. حمله‌ی پلاک‌ها

منبع: پنگ یوان و جیمی گرتزندلر، مرکز تجربی Neuroimaging، دانشگاه ییل.

آلوئیس آلزایمر (کاشف بیماری آلزایمر) با عنوان “روانپزشک دارای میکروسکوپ” شناخته شد. او متقاعد شده بود که بیماری روانی یک بیماری مغزی است. پس از درگذشت یکی از بیماران همیشگی‌اش در سال 1906 که معمولاً رفتارهای عجیب و غریبی از او سر می‌زد و سرانجام در پنج سال آخر عمرش گرفتار دمانس شدید شده بود، آلزایمر توانست مقطع‌های رنگ‌شده‌ی مغز او را در زیر یک میکروسکوپ نوری بررسی کند. او بلافاصله متوجه‌ی ویژگی‌های غیر‌طبیعی مغز بیمارش شد و نمونه‌های فراوانی از پلاک‌ها و تانگل‌ها (که شاه علامت تشخیص بیماری آلزایمر می‌باشد) را با دقت تمام ترسیم نمود. امروزه این یافته‌ها به عنوان ویژگی‌های تشخیصی بیماری آلزایمر شناخته شده‌اند.
اکنون پس از گذشت یک صد سال، دانشمندان از زوایای مختلف و با استفاده از مدل‌های موش، ژنتیک و تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته قادر به تشخیص بیماری آلزایمر هستند. در تصویری که می‌بینید، پلاک آمیلوئید (بنفش) توسط شاخه‌های نورون‌های آسیب‌دیده (رنگی) در مغز موش مبتلا به بیماری آلزایمر احاطه شده است.

9. احساس صحبت کردن

منبع: استفانی جی فورک، احمد بیگ، آلفونسو د لارا روبیو، کالج کینگ لندن.

هنگامی که با دوستی صحبت میکنید، درک و پاسخ به آنچه که او می‌گوید، نیازمند برقراری ارتباط بین دو ناحیه‌ی دور مغز است (یکی برای فهم زبان و دیگری برای تولید گفتار). این نواحی از طریق دسته‌ای از آکسون‌ها که فاسیکولوس قوسی نامیده می‌شود با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. (تصویر)

منبع: مجله مغز و شناخت، شماره 11، پاییز 1398

0
سیناپس
توسعه دهنده وب

بدون محدودیت به هزاران محتوای طبقه بندی شده، مقاله، کتاب‌، دوره‌ آموزشی، رویداد، اخبار، نوآوری و دستاوردهای حوزه علوم شناختی دسترسی پیدا کنید و به بزرگترین شبکه علوم شناختی کشور بپیوندید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید
0