10 ایده بـزرگ از یک دنیای بزرگ! ایده‌هایی که دانش ما از مغزمان را دگرگون ساخت!

در این نوشتار نگاهی اجمالی می‌کنیم به اکتشافات مهمی که در دهه‌ی گذشته نحوه‌ی درک ما را از مغز تغییر داده‌اند. دانشمند و نویسنده لیال واتسون یک بار اظهار داشت :« اگر مغز چنان ساده بود که ما می‌توانستیم آن را درک کنیم، خود ما همچنان ساده می‌بودیم که نمی‌توانستیم آن را درک کنیم!». قرن‌هاست که شبکه‌های بی‌نظیری از میلیاردها نورون در جمجمه‌های ما، دانشمندان را مبهوت کرده‌ است. با این حال، در 10 سال گذشته، درک ما از این اندام مرموز واقعاً متحول شده‌ است. پیشرفت‌های چشمگیر در تکنیک‌های تشخیصی و مولکولی برخی از پیچیدگی‌های مغز را آشکار می‌کنند و دانشمندان به تازگی درمی‌یابند که چگونه این واقعیت‌های شگفت‌آور به رفتار روزمره‌ی ما تبدیل می‌شوند و یا بیماری‌ها از کجا ناشی می‌شوند. مایکل استریکر، یک دانشمند علوم اعصاب در دانشگاه کالیفرنیای سان فرانسیسکو می‌گوید: «من واقعاً برای کسانی که پنج سال پیش بازنشسته شده‌اند، متأسفم. در حال حاضر علوم اعصاب از نظر کاربردها دنیایی کاملاً متفاوت از آن چیزی دارد که انتظار می‌رفت.» در این نوشتار به 10 شاخه‌ی مهم تحقیقات مغز و سهم معنی‌دار هر یک از آن‌ها می‌پردازیم.

1. نوروژنتیک

تا همین دو دهه‌ی قبل، پزشکان برای تشخیص اختلالات عصبی روش‌های پرهزینه یا تهاجمی مانند اسکن مغز و نمونه‌برداری از مایع نخاع را انجام می‌دادند. پدر و مادر فرزندان مبتلا به بیماری‌های ارثی اغلب نگران این هستند که آیا آن‌ها همان اختلال ژنتیکی را به فرزند بعدی خود منتقل می‌کنند یا نه. امروزه بسیاری از ارزیابی‌های لازم را برای اختلالات تحلیل برنده، صرع و اختلالات حرکتی می‌توان با یک آزمایش خون سریع و ساده انجام داد. این ارزیابی‌ها توسط پروژه‌ی ژنوم انسان (HGP)، که توالی ژن‌های‌ ما را در سال 2001 نقشه‌برداری کرد، امکان‌پذیر شد. پس از آن، سیل فناوری‌های توالی جدید دانشمندان را قادر ساخت تا درک ما را از مسیرهای ژنتیکیِ زمینه‌ساز اختلالات عصبی و روانی افزایش دهند. تحقیقات دیگر هنوز تست‌های تشخیصی مطلوبی به ثمر نرسانیده‌اند، اما با این وجود، بینش‌های بسیار ارزشمندی برای برخی از شرایط چالش‌انگیز به بار آورده‌اند. دانشمندان به یافته‌های مفیدی در مورد مواد ژنتیکی موجود در جریان خون بیماران مبتلا به اسکیزوفرنیا، بیماری آلزایمر، افسردگی، اوتیسم و اختلالات دیگر دست‌یافته‌اند. شناسایی سریع خوشه‌ی ژن‌های مربوط به این بیماری‌ها، احتمالاً منجر به تغییر در شیوه‌ی شناسایی و درمان اختلالات مغزی در آینده خواهد شد.

2. نقشه‌برداری مغز

در اوایل قرن بیست و یکم، پل آلن کارشناسان زیادی را با هدف درک اینکه چگونه مغز انسان کار می‌کند، گرد هم جمع نمود. پس از تکمیل پروژه‌ی HGP، آنها مؤسسه‌ی Allen Science Brain را در سال 2003 تشکیل دادند. سازمان مستقر در سیاتل (The Seattle-based organization) نقشه‌برداری مناطق فعالیت‌های ژن را در مغز موش آغاز کرد و نتایج حاصله را در پایگاه داده‌های آنلاین یا اطلس به اشتراک گذاشت؛ که در حال حاضر شامل اطلاعاتی در مورد راسته‌ی نخستینان انسانی و غیرانسانی است. نقشه‌های رایگان و جامع فعالیت ژنتیکی به محققان برای مهندسی موش‌هایی که انواع خاصی از سلول‌ها را بیان می‌کنند و در نتیجه کشف ژن‌های مربوط به بیماری‌ها یا رفتارهای خاص کمک می‌کنند. امروزه، این مؤسسه همچنان برای توسعه‌ی اطلس‌ها تلاش می‌کند و اخیراً یک برنامه‌ی 10 ساله را راه‌اندازی کرده‌ است، برای بررسی اینکه چگونه این مدارهای ژنتیکی موجب جریان گسترده‌ی اطلاعات به مغز می‌شوند. مؤسسه‌ی ملی بهداشت آمریکا 8.7 میلیون دلار را به پروژه‌ی ابتکار مغز (BRAIN Initiative) برای ترسیم تریلیون‌ها اتصال عصبی در مغز موش و انسان اختصاص داده‌ است. هدف نهایی این پروژه اصلاح و بهینه‌سازی رویکردهای تشخیصی و درمانی بیماری‌ها و اختلالات مغزی است.

3. مغز نرم و قابل‌انعطاف

دانشمندان مدت‌ها مغز بالغ را به عنوان یک عضو نسبتاً ایستا می‌شناختند. تا همین 15 سال پیش، آنها اعتقاد داشتند که مغز در شیرخوارگی و اوایل کودکی بسیار نرم و انعطاف‌پذیر است، اما پس از آن نسبت به تغییر مقاوم می‌شود. با وجود اینکه مغز در اوایل زندگی دارای بیشترین انعطاف است، آنچه در دهه‌های بعدی واقعاً تازگی دارد، ادراک و بهره‌برداری بیشتر از شکل‌پذیری دوران بزرگسالی است. نرم‌افزار آموزش مغز ساخته‌شده توسط شرکت‌هایی مانند لوموسیتی و بازی‌های محبوب دیگر در فرهنگ عامه نفوذ کرده‌اند. R. Douglas Fields، محقق ارشد مؤسسه‌ی NIH، تکنیک‌های تصویربرداری بهتر و راه‌های جدیدی برای برچسب زدن سلول‌ها با فلوئورسنت فراهم کرده‌ است که امکان مشاهده‌ی مغز را در حین یادگیری اطلاعات جدید فراهم می‌نماید. “ما قادر به دیدن سلول‌های زنده‌ی مغز در داخل مغز یک حیوان آزمایشی هستیم و این چیزی است که به سادگی وجود مکانیسم‌های انعطاف‌پذیر در مغز را نشان می‌دهد”.

4. تشخیص موقعیت مکانی

دانشمندان مدت‌هاست که به توانایی ذاتی ما برای حرکت از یک مکان به مکانی دیگر پی‌برده‌اند. در سال 1971 جان اوکیف از دانشگاه کالج لندن با کشف “سلول‌های مکان” (place cells) گام‌های اول را برای شناسایی آن برداشت؛ نورون‌هایی که فقط هنگامی که حیوان در محل خاصی و نه هر مکان دیگری قرار دارد، فعالیت می‌کنند. این سلول‌ها در هیپوکمپ (hippocampus) قرار دارند، منطقه‌ای از مغز که در ایجاد حافظه دخیل بوده و به نظر می‌رسد که بیشتر مهارت‌های استدلال فضایی ما مدیون آن باشد.
با این حال در سال 2005 خانم و آقای May-Britt و آقای Edvard Moser از دانشگاه علوم و فناوری نروژ کشف جدیدی کردند. آنها با استناد به فعالیت الکتریکی سلول‌های انفرادی مغز جوندگانی که در درون یک جعبه حرکت می‌کردند، متوجه شدند که بعضی سلول‌ها، در یک الگوی شبکه‌مانند، برای ردیابی مکان به‌روزشده‌ی حیوانات شلیک می‌کنند. آنها در هماهنگی با سلول‌های مکان کار می‌کنند تا به آنها بگویند که در کجا هستند. جیمز نایریم، استاد بیولوژی اعصاب در دانشکده‌ی پزشکی دانشگاه تگزاس در هوستوندر مقاله‌ای نوشت: “این کشف یکی از قابل‌توجه‌ترین یافته‌ها در تاریخ برای ثبت فعالیت تک واحدی فعالیت‌های مغز است”. سه دانشمند در ماه اکتبر جایزه‌ی نوبل فیزیولوژی یا پزشکی 2014 را دریافت کردند.

5. حافظه

یکی از اسرار بزرگ مغز این است که ما هنوز نمی‌توانیم دقیقاً همان چیزی را که حافظه می‌نامیم، درک کنیم؛ به این معنی که هنوز نمی‌دانیم دقیقاً چگونه مدار عصبی یک خاطره‌ی فرضی را ذخیره می‌کند. با این حال، در دهه‌ی گذشته، مطالب زیادی درباره‌ی محدودیت‌های حافظه نوشته شده‌ است. خاطرات ما در مغز لزوماً مانند جوهر بر روی کاغذ نوشته نمی‌شوند. آندره فنتون، دانشمند علوم اعصاب مرکز تحقیقات عصبی دانشگاه نیویورک، پیشنهاد می‌کند که بهتر است به آن مانند درج علامت بر روی گل رس فکر کنید که هر بار که به یک حافظه دسترسی پیدا می‌کنید، پیام می‌تواند خراشیده شود و به این ترتیب این خاطره می‌تواند تثبیت و یا فراموش شود. فرآیندهای بیوشیمیاییِ در حال انجام باعث می‌شود خاطرات ما به مرور زمان تغییر کنند. علاوه بر این، ذهن و عواطف ما می‌توانند بر آنچه که ما به آن توجه می‌کنیم و در نتیجه به یاد می‌سپاریم، تأثیر بگذارند. دانشمندان به فکر استفاده از نوعی مواد شیمیایی تجربی هستند که هنگام تزریق می‌توانند در پروتئین‌های تشکیل‌دهنده‌ی حافظه دخالت کنند و برخی از انواع احساسات ناسازگار، مانند تمایل فرد معتاد به مواد مخدر را پاک کنند. محققان حتی توانسته‌اند موش‌ها را برای شکل‌گیری حافظه‌های کاملاً غیرواقعی و کاذب مدیریت کنند. شکل‌گیری حافظه و یادآوریْ یک روند تکاملی، پویا و انعطاف‌پذیر است که فعالیت بخش‌های مختلفی از مغز را دربرمی‌گیرد و دانشمندان تازه شروع به جمع‌آوری اطلاعاتی در مورد چگونگی ترکیب آن‌ها در یک ماشین پیچیده می‌کنند.

6. پیشرفت در درمان

طیف وسیعی از تکنیک‌های درمانی که ارتباط ذهن و بدن را هدف قرار می‌دهند، در دهه‌ی گذشته کشف شده‌اند. درمان شناختی رفتاری (CBT)، نوعی گفتار درمانی (talk therapy) است که به بررسی اینکه چگونه افکار و احساسات فرد بر رفتار او تأثیر می‌گذارد، می‌پردازد. سپس استراتژی‌هایی را برای رفع باورهای ناسازگار معرفی می‌کند. به گفته‌ی مری آلورد، یک روانشناس بالینی در مریلند، هنگامی که CBT برای اولین بار در دهه‌ی 1960 و 1970 به وجود آمد، عمدتاً برای درمان اختلالات فوبیا (phobias) و اضطراب استفاده می‌شد. با این حال، در دهه‌های اخیر، CBT گسترش یافته‌ است تا طیف وسیعی از بیماری‌ها را شامل شود. در سال 2012، متاآنالیز بیش از 100 مطالعه‌ی CBT به عنوان یک استراتژی علمی نه تنها برای مبارزه با اختلالات اضطرابی، بلکه برای پرخوری، خشم، استرس و بیماری‌های روانی که باعث درد می‌شوند، نیز شناخته شد.
سایر تکنیک‌های رفتاری که محبوبیت پیدا کرده‌اند، شامل مراقبه‌ی ذهن آگاهی است، که تمرین‌کنندگان را تشویق می‌کند تا با “در لحظه‌ بودن” و رفتار درمانی دیالکتیکی (dialectical behavior therapy) هماهنگ شوند. این درمان دوم مبتنی بر CBT است، اما برای مقابله با مشکلات سلامت روانی، مانند افکار خودکشی استراتژی‌های جدیدی را با تأکید بر مقررات عاطفی به آن می‌افزاید. شاید روزی این درمان‌ها بتوانند به همان اندازه‌ی داروها مؤثر باشند. مری آلوار می‌گوید: “داروها سبک زندگی شما را تغییر نمی‌دهند یا به شما آموزش نمی‌دهد که چگونه با افراد دیگر بهتر شوید. [این درمان‌ها] مانند یک فرآیند توانمندسازی هستند و به مردم امید می‌دهند”.

7. اپتوژنتیک

هنگامی که در سال 2005 دانشمندان استنفورد تکنیکی برای تغییر نورون‌های انفرادی با روشن یا خاموش کردن آن از طریق نور ارائه دادند، محققان هیجان‌زده شدند. دکتر استرایکر می‌گوید: “این فناوری تغیرات زیادی در رویکرد ما ایجاد کرده است”. قبل از اپتوژنتیک (optogenetics) روش‌های استاندارد فعال و خاموش کردن شبکه‌های عصبی خام بودند. او توضیح داد: “شما در مورد اینکه سلول‌هایی که تحریک کرده‌اید، چه هستند؟ هیچ ایده‌ای ندارید”. مثلاً دانشمندان برای بررسی اینکه چگونه نوع خاصی از سلول‌های عصبی به موش‌ها برای حرکت در مارپیچ کمک می‌کنند، الکترود را به بافت مغزی وارد کرده و هزاران نورون را در یک زمان تحریک می‌کنند. در حال حاضر دانشمندان می‌توانند مولکول‌های حساس به نور را به سلول‌های مغزی خاص منتقل کنند، تا فقط آن نوع نورون‌ها یا شبکه‌های انتخاب‌شده را دستکاری کنند. تحریک نور باعث می‌شود که این سلول‌ها بیشتر یا کمتر فعال شوند و بتوانند نقش خود را در رفتار یا بیماری مشخص کنند.
در حال حاضر آزمایشگاه‌های علوم اعصاب در سراسر جهان این تکنیک را پذیرفته‌اند. اد بویدن، یکی از مخترعان اپتوژنتیک، در مقاله‌ای نوشته است: “در دهه‌ی گذشته صدها گروه تحقیقاتی از اپتوژنتیک استفاده کرده‌اند تا یاد بگیرند که چگونه شبکه‌های مختلف نورونی به رفتار، درک و شناخت کمک می‌کنند”. اپتوژنتیک در آینده اجازه خواهد داد که ما این دو موضوع را رمزگشایی کنیم؛ اول اینکه چگونه سلول‌های مختلف مغزی احساسات، افکار و حرکات را تشخیص می‌دهند و دیگر اینکه چگونه آنها می‌توانند برای تولید اختلالات روانی آماده شوند.

8. نقش‌های جدید برای سلول‌های پشتیبان مغز

سلول‌های گلیال (Glial cells)، بر خلاف نورون‌ها، ارتباط الکتریکی برقرار نمی‌کنند و برای قرن‌ها دانشمندان این سلول‌های فراوان مغز را صرفاً به عنوان سلول های بسته‌بندی‌کننده شناخته‌اند، که عملکردهای مراقبتی مغز را انجام می‌دهند.
حتی قبلاً تصور می‌شد که این سلول ها مهم نیستند و در مقایسه با سلول‌های عصبی هیجان‌انگیز، عملکرد مهمی ندارند. با این حال، روش‌های تصویربرداری جدید در نهایت فرصتی برای دانشمندان برای بررسی این سلول‌های مغز ایجاد کرده‌اند و آنان اکنون دریافته‌اند که سلول‌های گلیال برای بسیاری از عملکردهای کلیدی مغز، از جمله حافظه و یادگیری، حیاتی هستند.

9. ایمپلنت‌های عصبی

در حال حاضر هنگامی که آسیب، بیماری یا سکته‌ی مغزی یک عنصر ضروری مغز را فلج می‌کند، ایمپلنت عصبی تنها گزینه‌ی ممکن برای بازگرداندن عملکرد از دست رفته است. اولین دستگاه قابل کاشت مغزی که به طور گسترده‌ای مورد پذیرش واقع شد، ایمپلنت حلزون گوش (cochlear implant) بود، یک دستگاه جاسازی شده در درون گوش که در دهه‌ی 1980 در دسترس قرار گرفت. ساتیندرپال پانو، مدیر مرکز آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور برای مهندسی زیستی، می‌گوید: “در دهه‌ی گذشته کیفیت صدای ایمپلنت‌ها عمدتاً به دلیل پیشرفت‌های تولید نیمه‌هادی‌ها به طرز چشمگیری بهبود یافته است”. در حال حاضر قرار است یک ایمپلنت شبکیه‌ی چشم همان کاری را انجام دهد که کاشت حلزون برای کمک به شنوایی بیش از 25 هزار نفر در سراسر جهان انجام داده است. اولین ایمپلنت شبکیه‌ی چشم در سال 2011 به آزمایشات بالینی راه یافت و در سال 2013 برای بیماران مبتلا به بیماری تحلیل‌برنده چشم (degenerative eye conditions) عرضه شد.
سایر درمان‌های ایمپلنتی، مانند تحریک مغزی عمیق (deep-brain stimulation) و تحریک عصب واگ (vagus nerve stimulation) به تسکین درد افرادی که دچار اختلالات مغزی غیرقابل تحمل هستند و به ویژه از بیماری پارکینسون و صرع رنج می‌برند، کمک شایانی کرده‌اند. به تازگی محققان در حال بررسی استفاده از این تکنیک در افسردگی، اختلال وسواس فکری-جبری (obsessive-compulsive disorder)، اعتیاد و درد هستند. در حال حاضر ایمپلنت‌های عصبی فعالیت‌های الکتریکی را در مناطق مورد هدف مغز تغییر می‌دهند، با این حال پانو پیش‌بینی می‌کند که نسخه‌های آینده برای رفع عدم تعادل مواد شیمیایی موجود در بدن، که باعث اختلالاتی مانند افسردگی می‌شوند، این مواد را نیز آزاد خواهند کرد.

10. تصمیم‌گیری

اتخاذ یک تصمیم می‌تواند یک تلاش اضطراب‌آور باشد. گاهی اوقات یک عمل ساده، مانند اینکه اول صبح چه بپوشید، ممکن است فرد را با یک وضعیت دشوار مواجه سازد. در 10 سال گذشته ده‌ها کتاب و صدها مقاله‌ی تحقیقاتی به دنبال فاکتورهای روانشناختی مؤثر بر تصمیمات ما بوده‌اند، با این حال هیچ یک تا به حال تأثیر گسترده‌ی کتاب «تفکر سریع و کند» نوشته‌ی برنده‌ی جایزه‌ی نوبل، دنیل کانمن، را نداشته‌اند. حاصل کار او که نتیجه‌ی چندین دهه کار بر روی خطاهای شناختی است، این مفهوم را به اشتراک می‌گذارد که مغز دارای دو مکانیسم متمایز برای محقق کردن یک عمل است: یک روش اتوماتیک و ناخودآگاه تفکر به نام “سیستم 1” و یک رویکرد عامدانه و سنجیده شده که “سیستم 2” نامیده می‌شود. سیستم 1 واکنش سریع را هدایت می‌کند، مانند پریدن از سر راه موتورسیکلتی که به سرعت به سمت ما می‌آید؛ در حالی که سیستم 2 به ما کمک می‌کند مشکلات پیچیده‌ی ریاضی را حل کنیم یا رشته‌ای از حروف را وارونه بخوانیم.
کانمن با توجه به نقاط قوت و ضعف مغز ما، به خوانندگان کمک کرد تا بهتر اشتباهات رایج را تشخیص دهند و دست به انتخاب‌های بهتری بزنند. همانطور که گلندا کوپر (منتقد) در مورد این کتاب در تلگراف توضیح داده است: “پس از فروش بیش از یک میلیون نسخه، این کتاب به عنوان یک شاهکار و نقطه عطفی در تفکر اجتماعی توصیف شده است، ضمن اینکه خود کانمن مهمترین روانشناس زنده‌ی دنیا لقب گرفته است”.

ترجمه از سایت scientificamerican.com
برای دسترسی به اصل این مقاله به زبان انگلیسی اینجا را کلیک کنید.

منبع: مجله مغز و شناخت، شماره 7، پاییز 1397

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