رمزگشایی از عملکرد مغز انسان با آزمایش بر روی سگ

یک مطالعه جدید بر روی شبکه‌های مغز سگ نشان می‌دهد قشر کمربندی که یک ساختار دوطرفه است و در اعماق قشر مغز قرار دارد، تا حدی توسط لوب‌های فرونتال جانبی کنترل می شود.

به گزارش تکناک، این مطالعه بر روی اطلس مغز fMRI یک سگ در حالت استراحت تکیه دارد که می تواند به تجزیه و تحلیل بیماری هایی که با یکپارچگی و ارتباط ناکارآمد بین نواحی مغز مشخص می شوند، کمک کند.

محققان علاقه مند به بررسی رفتار سگ ها، نه تنها می توانند آن را از رفتار آنها استنباط کنند، بلکه می توانند با استفاده از fMRI (تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی) فعالیت مغز آنها را بررسی کنند تا تشخیص دهند و ببینند که کدام مناطق مغز در هنگام واکنش سگ به محرک های خارجی، فعال است.

این روش مکانیسم‌های مغزی را شناسایی می‌کند که بر یادگیری و حافظه سگ تأثیر می‌گذارد و در نتیجه منجر به شناخت روش‌های برتر تربیت سگ و همچنین گسترش دانش در مورد مراحل تکاملی که به توسعه عملکرد مغز انسان کمک می کند، می‌شود.

در این رویکرد، از سگ های تربیت شده استفاده شد. در نتیجه، سگ آموزش دیده قادر و مشتاق است که در ازای نوازش و دریافت تشویقی، به مدت هشت دقیقه در اسکنر MRI بی حرکت دراز بکشد.

در سال‌های اخیر، fMRI سگ عموماً شامل پخش صدا برای این حیوانات و بررسی این است که کدام مناطق مغز در طول پردازش مغزی صداها، فعال می‌شوند.

سیگنال‌های فعالیت مغز معمولاً بر روی یک اطلس تشریحی پخش می‌شوند تا مشخص شود کدام ناحیه مغز تحت تأثیر قرار گرفته است.

با این حال، مشکل این است که فعالیت‌های عملکردی نامنظم هستند و لزوماً از مرزهای منظم آناتومیکی تعریف‌شده پیروی نمی‌کنند. بخش‌هایی از مغز عموماً در پردازش ورودی‌های خاص با هم درگیر هستند، یعنی همزمان عمل می‌کنند و یک شبکه مغزی عملکردی را با یکدیگر تشکیل می‌دهند.

اطلس جدید مغز سگ برای محققان

برای ایجاد یک اطلس مغزی عملکردی، 33 سگ آموزش دیده در این مطالعه وارد شدند. در طول ضبط fMRI، سگ‌ها هیچ وظیفه‌ای جز دراز کشیدن در اسکنر نداشتند.

این حالت به اصطلاح، حالت استراحت fMRI یا به اختصار rs-fMRI است که فعالیت مغز را بدون درگیر شدن سوژه در کار خاصی، بدون تمرکز یا فکر کردن در مورد چیز خاصی بررسی می‌کند.

داده‌های به‌دست‌آمده از این راه می‌تواند نشان دهد که کدام بخش‌های مغز از نظر عملکردی به یکدیگر مرتبط هستند و کدام‌یک از نزدیک‌ترین نقاط به هم مرتبط هستند و محققان را قادر می‌سازد تا شبکه‌ها و ارتباطات مغز را مطالعه کنند.

اطلس‌های جدید مغز سگ که مناطق آناتومیکی را با وضوح مورد نیاز منعکس می‌کنند، محققان را قادر می‌سازد تا قدرت اتصالات بین اعضای شبکه یا بین شبکه‌های مغز را مطالعه کنند.

مناطق مختلف تحت سلطه مغز در سگ و انسان

طبق این مطالعه، شبکه‌هایی در لوب فرونتال جانبی (frontoparietal) که کنترل حل مسئله، کار و رفتار هدفمند را کنترل می‌کنند، در سگ‌ها نقش کمتری نسبت به انسان دارند. در جای خود، قشر کمربندی که یک ساختار دو طرفه است که واقع در عمق قشر مغز قرار دارد، نقش مرکزی را ایفا می کند.

این بخش در تعدادی از فرآیندهای حیاتی و همچنین پردازش پاداش و تنظیم احساسات دخیل است. قشر کمربندی در سگ ها به نسبت انسان بزرگتر است.

اثرات پیری

محققان سگ‌ها را در سنین مختلف اندازه‌گیری کردند که مسن‌ترین آنها 14 سال سن داشت. همانطور که قبلا ذکر شد، در این روش سگ ها باید بدون حرکت دراز بکشند تا اندازه گیری های معتبر بدست آید.

داده‌ها نشان داد که سگ‌های مسن‌تر، توانایی کمتری در حفظ موقعیت اولیه خود دارند.

البته این تفاوت بسیار کم بود، زیرا جابجایی سر در مسن ترین سگ، از 0.4 میلی متر کمتر بود. از این نظر، آنها شبیه انسان‌ها هستند، زیرا افراد مسن در مقایسه با افراد جوان‌تر، حفظ سکون برای مدت زمان طولانی‌تر را دشوارتر می‌دانند.

این مطالعه نگاهی اجمالی به تکامل مغز انسان ارائه می‌کند و نشان می‌دهد که در طول تکامل مغز پستانداران، نقش قشر زنجیره‌ای تا حدودی توسط نواحی جلویی مغز به عهده گرفته شده است.

علاوه بر این، اطلس مغزی جدید rs-fMRI می‌تواند به بررسی شرایطی کمک کند که در آنها، یکپارچگی و ارتباطات در نواحی مغز مختل می‌شود، که این مسائل با یکدیگر منجر به تقسیم ناکارآمد وظایف می‌شود. پیری، اضطراب و اختلالات روانپزشکی نمونه هایی از این شرایط هستند.