چگونه شکل مغز بر عملکرد آن تأثیر می گذارد؟

یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که عملکرد مغز بیشتر از اتصالات بین سلول‌ها، تحت تأثیر شکل مغز قرار می‌گیرد.

به گزارش تکناک، بیش از 100 سال است که دانشمندان توافق کرده‌اند که مجموعه‌ای از سلول‌های مغزی، سیگنال‌ها را از طریق یک سری الیاف به هم پیوسته به مناطق دیگر مغز ارسال می‌کنند. اما مطالعات جدید با استفاده از یک مدل ریاضی برای فعالیت مغزنکته جدیدی را نشان داد.

نظریه میدان عصبی (NFT) که اولین بار در اوایل دهه 1970 ظاهر شد، درک آناتومی و فیزیولوژی مغز را با ریاضیات برای مدل‌سازی فعالیت مغز در مقیاس بزرگ ترکیب می‌کند. پیش‌بینی‌های قبلی با استفاده از نظریه NFT نشان داده‌اند که شکل مغز ممکن است برای عملکرد آن اساسی‌تر از اتصالات عصبی بین مناطق باشد. اکنون، محققان دانشگاه موناش در ملبورن استرالیا، این نظریه ها را آزمایش کرده‌اند تا ببینند آیا درست هستند یا خیر.

جیمز پانگ، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: ما در تلاشیم تا نحوه نگرش خود به مغز را تغییر دهیم. رویکرد سنتی در علوم اعصاب این است که هر فرآیند مغزی فقط به یک منطقه خاص و در یک بخش از مغز نسبت داده می‌شود، اما اخیراً با پیشرفت‌هایی در فناوری‌هایی مانند MRI ، مطالعه کلی مغز در یک انسان زنده امکان‌پذیر شده است.

محققان بیش از 10هزار اسکن عملکردی تصویربرداری تشدید مغناطیسی (fMRI) را از افراد در حالت استراحت و در حین انجام وظایف مورد بررسی قرار دادند. پس از بازسازی اسکن ها برای ایجاد یک نقشه مغزی برای هر فرد، محققان ارتباطی بین عملکرد مغز و شکل آن کشف کردند.

الکس فورنیتو، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت:وظیفه برقراری ارتباط نزدیک بین ساختار و عملکرد مغز، برعهده فعالیت موج مانندی است که در سراسر مغز منتشر می شود. این درست همانطور که شکل یک حوض بر الگوهای موجی که توسط یک سنگریزه در حال سقوط تشکیل می شود، تأثیر می گذارد.

این امواج حالت های ویژه نامیده می شوند که یک اصطلاح فیزیکی است که به ارتعاش طبیعی یا ترجیحی یک سیستم اشاره می کند، به طوری که قسمت های مختلف با فرکانس یکسان با هم حرکت می کنند.

الگوهای ارتعاشی که محققان مشاهده کردند، یا موضعی بودند یا کل مغز را پوشش می دادند و به فعالیت مغز مربوط می شدند.

پانگ گفت: حالت های ویژه بسیاری در مغز وجود دارد و هر حالت خاص، فرکانس متفاوتی را رمزگذاری می کند. همه این حالت ها می توانند به روش های مختلف ترکیب شوند تا از هر فرآیند مغزی که فکر می کنید، پشتیبانی کنند. این به این معنی است که این تصور که وقتی شما کاری را انجام می‌دهید، تنها نورون‌های خاصی در قسمت خاصی از مغز کار می‌کنند، احتمالاً نادرست است، زیرا سایر بخش‌های مغز نیز در این امر نقش دارند.

محققان با مقایسه حالت‌های ویژه مربوط به شکل مغز یعنی اندازه، شکل و خطوط آن، با مواردی که از اتصالات بین نورون‌ها به دست می‌آیند، متوجه شدند که حالت‌های ویژه شکل مغز ممکن است تأثیر قوی‌تری بر فعالیت مغز داشته باشند. در واقع یافته های آنها بیش از 100 سال علم پذیرفته شده در مورد عملکرد مغز را زیر و رو می کند.

پانگ می‌گوید: همانطور که فرکانس‌های تشدید یک سیم ویولن با طول، چگالی و کشش آن تعیین می‌شود، حالت‌های ویژه مغز نیز با ویژگی‌های ساختاری، فیزیکی، هندسی و تشریحی آن تعیین می‌شود.

محققان بر این باورند که یافته‌های آنها می‌تواند برای پیش‌بینی آسان‌تر الگوهای فعالیت مغز در برخی بیماری ها به سادگی با نگاه کردن به شکل آن مورد استفاده قرار گیرد.

پانگ می‌گوید: این تحقیق فرصت‌هایی را برای درک تأثیرات بیماری‌هایی مانند زوال عقل و سکته با در نظر گرفتن مدل‌هایی از شکل مغز، باز می‌کند، که رسیدگی به آن‌ها بسیار ساده‌تر از مدل‌هایی از مجموعه کامل ارتباطات مغز است. برای مثال، افراد مبتلا به زوال عقل، در قسمت‌های خاصی از مغز دچار آتروفی یا انقباض می‌شوند.

محققان اذعان می کنند که مطالعه آنها دو موضوع مهم را مطرح می کند که نیاز به بررسی بیشتر دارند.