زیرسوال بردن باورهای قدیمی درمورد پردازش مغز

در جدیدترین تحقیقات، دانشمندان با زیر سوال بردن دیدگاه‌های سنتی در زمینه شیوه پردازش مغز، درک جدیدی از تأثیر حرکات فیزیکی بر تجربیات حسی نشان داده‌اند.

به گزارش تکناک، مغز به‌طور گسترده‌ای پیچیده‌ترین عضو بدن انسان در نظر گرفته می‌شود. مکانیسم‌های پیچیده‌ای که مغز از طریق آنها اطلاعات حسی را پردازش می‌کند و اینکه چگونه این اطلاعات بر کنترل حرکتی تأثیر می‌گذارند و تحت تأثیر قرار می‌گیرند، بیش از یک قرن است که دانشمندان علوم اعصاب را مجذوب خود کرده است. امروزه به لطف ابزارها و تکنیک‌های آزمایشگاهی پیشرفته، محققان می‌توانند از نمونه‌های حیوانی برای حل این معما به خصوص در مغز موش استفاده کنند.

در طول قرن بیستم، آزمایش‌ها روی موش‌های بی‌هوش ثابت کرد که ورودی‌های حسی، عمدتاً پردازش مغز را در قشر حسی اولیه یعنی نواحی مغز که اطلاعات حسی از جمله لمس، بینایی و استماع را پردازش می‌کنند، تعریف می‌کنند. با این حال، در چند دهه گذشته، مطالعات روی موش‌های هوشیار نشان داد که رفتار خود به خودی مانند حرکت اکتشافی و حرکت سبیل‌ها، در واقع فعالیت پاسخ‌های حسی را در قشر حسی اولیه تنظیم می‌کند. به عبارت دیگر، حتی اگر مدارهای عصبی مربوطه و مکانیسم‌های اساسی به‌طور کامل درک نشده باشند، احساسات در سطح عصبی به‌طور قابل ملاحظه‌ای توسط حرکات بدن تعدیل می‌شود.

تحقیقات پیشرفته در پردازش حسی

برای رفع این شکاف علمی، یک گروه تحقیقاتی از ژاپن، قشر بشکه‌ای حسی جسمی اولیه (S1) را بررسی کردند که ناحیه‌ای از مغز موش است که ورودی‌های لمسی سبیل‌ها را کنترل می‌کند. آخرین مطالعه آنها که در مجله علوم اعصاب در 1 دسامبر 2023 منتشر شد، توسط پروفسور تاکایوکی یاماشیتا از دانشگاه بهداشت فوجیتا (FHU) و دکتر ماساهیرو کاواتانی انجام شد.

ناحیه S1 ورودی را از طریق آکسون‌ها از چندین ناحیه دیگر از جمله قشر حسی تنی ثانویه (S2)، قشر حرکتی اولیه (M1)، و تالاموس حسی (TLM) دریافت می‌کند. برای بررسی چگونگی تعدیل فعالیت این مناطق در S1، محققان به اپتوژنتیک (تکنیکی برای کنترل فعالیت‌های جمعیت‌های عصبی خاص توسط نور) روی آوردند که شامل eOPN3 است که یک پروتئین حساس به نور است که اخیراً کشف شده است و باعث مهار مؤثر مسیرهای عصبی خاص در پاسخ به نور سبک می‌شود. آنها با استفاده از ویروس‌ها به عنوان ناقل، ژن فعال کننده این پروتئین را به مناطق M1، S2 و TLM در موش وارد کردند. سپس آنها فعالیت عصبی را در S1 در موش‌های هوشیار که به‌طور خودبه‌خودی سبیل خود را تکان می‌دادند، اندازه‌گیری کردند. در طول این فرآیند، آنها به‌طور انتخابی ورودی‌های سیگنال مختلف را با استفاده از نور به عنوان کلید روشن/خاموش به S1 مهار کردند و اثر را در S1 مشاهده کردند.

یافته‌ها و مفاهیم برای یکپارچگی حسی حرکتی

جالب توجه است که تنها ورودی سیگنال از S2 و TLM به S1، فعالیت عصبی را در S1 در طول حرکت دادن سبیل به‌صورت خود به خود تعدیل می‌کند. به‌طور خاص، به‌نظر می‌رسد مسیر S2 به S1 اطلاعاتی را در مورد وضعیت حرکت سبیل‌ها منتقل می‌کند. علاوه بر این، به نظر می‌رسد که مسیر TLM-to-S1 اطلاعات مربوط به مرحله تکام دادن خود به خود سبیل  را که از یک الگوی تکراری و ریتمیک پیروی می‌کند، انتقال می‌دهد. این نتایج دیدگاه تثبیت شده را که فعالیت عصبی در قشر حسی عمدتاً توسط قشرهای حرکتی در طول حرکت تعدیل می‌شود، زیر سوال می‌برد.

پروفسور یاماشیتا بیان می‌کند: یافته‌های ما بازنگری در نقش پیش‌بینی‌های حسی حرکتی در یکپارچگی حسی-حرکتی را تحریک می‌کند و یک موضوع جدید را آشکار می‌کند.

درک بهتر این که چگونه نواحی مجزای مغز فعالیت‌های یکدیگر را در پاسخ به حرکت تعدیل می‌کنند، می‌تواند منجر به پیشرفت در زمینه‌های کاربردی بی‌شماری شود. این بینش‌های تحقیقاتی، پیامدهای گسترده‌ای دارند و می‌توانند زمینه‌هایی مانند هوش مصنوعی (AI)، پروتز و رابط‌های مغز و رایانه را متحول کنند. پروفسور یاماشیتا می‌افزاید: درک این مکانیسم‌های عصبی می‌تواند توسعه سیستم‌های هوش مصنوعی را که ادغام حسی-حرکتی انسان را تقلید می‌کنند و به ایجاد پروتزها و رابط‌های بصری‌تر برای افراد دارای معلولیت کمک می‌کنند، تا حد زیادی افزایش دهد.

به‌طور خلاصه، این مطالعه عملکرد پیچیده مغز را نشان داد و راه را برای تحقیق در مورد ارتباط بین حرکت بدن و ادراک حسی هموار کرد. همانطور که ما به کشف معماهای مرتبط با مغز ادامه می‌دهیم، مطالعاتی مانند این، سرنخ‌های حیاتی را در تلاش ما برای درک پیچیده‌ترین اندام بدن انسان ارائه می‌دهند.