انجام همزمان چند کار با امواج مغزی

بیگ بنگ: یافته های جدید در موش ها نشان می دهد چگونه می توانیم اطلاعات جدید دریافت کنیم در حالی که همزمان از دانسته های پیشین بهره می بریم. اگرچه بدن های ما در لحظه بسیار سرسختانه و خشک باقی می مانند، اما ذهن های ما می توانند بین گذشته و آینده بروند و در یک لحظه جهشی در مدت زمان های طولانی داشته باشند. چنین کار عظیمی وابسته به توانایی مغز در ذخیره پیوسته اطلاعات در زمان رویدادنش است درحالی که به شکل چشمگیری نسخه های فشرده ای از رویدادهای پیشین را بازیابی می کند.تا کنون، دانشمندان در مورد اینکه مغز چگونه این وظایف متضاد را همزمان اداره می کند مطمئن نبودند.

BFE470FF-7AAA-46CA-9F484F5F9CF16E4Bبه گزارش بیگ بنگ، پژوهشگران از دانشگاه تگزاس در آستین شواهدی بدست آورده اند که این وظیفه متعادل سازی در سیستم ادراک فضایی مغز از طریق کشمکش مابین فرکانس های الکتریکی انجام می گیرد. نتایج پژوهش آنها در موش ها نشان می دهد که اَسبک مغز (hippocampus) ناحیه ای که برای شکل گیری حافظه مهم است، به سرعت بین دو فرکانس تغییر می کند تا به صورت همزمان محیط فعلی را پردازش نماید و سرنخ های جهت یابی را که در تجربیات پیشین کدگذاری شده اند را هم بیرون بکشد. لارا کالجین (Laura Colgin) دانشمند علوم اعصاب در دانشگاه تگزاس، آستین و نویسنده ارشد این پژوهش شرح می دهد که:« اَسبک مغز باید راهی برای نگهداری آنچه واقعا در حال رویدادن هست و در ذخیره جدید حافظه کدگذاری می شود از طریق تداخل با یادآوری و بازیابی خاطراتی که پیشتر ذخیره شده اند، داشته باشد. یافته های او شاید برای درمان اسکیزوفرنی کاربرد داشته باشد و همچنین این یافته ها سرنخ هایی برای سایر رموز ذهنی ارائه می دهند- مغز چگونه خاطرات روزانه را تنها در چند ثانیه مرور می کند.

امواج مغزی در کشمش باهم

در پژوهش جدید که هفته گذشته در نشریه نورون (Neuron) منتشر شد، گروه کالجین فعالیت الکتریکی در نوعی از سلول های مغزی را ثبت کردند که “سلول های مکانی” نامیده می شوند. فعال سازی سلول-مکانی مرتبط با موقعیت های خاصی در فضا است. وقتی یک موش از یک مارپیچ می گذرد، پژوهشگران می توانند از روی اینکه کدامیک ازسلول های مکانی فعال می شود بگویند که موش در کجای مارپیچ است- یا به کجای مارپیچ فکر می کند.

سلول های مکانی مثل تمام عصب های مغز پیام های الکتریکی تولید می کنند که با موج هایی نوسان می کنند. به خصوص، پژوهش های پیشین نشان می دهند که وقتی سلول های مکانی خاطرات محیطی را فشرده و کدگذاری می کنند امواج تتا تولید می نمایند که در فرکانس موج-بلند و نسبتا کند عمل می کنند. اما این نوسانات تتا به تنهایی کار نمی کنند. آنها ریتم های کوتاه تر و متداول تر گاما را نیز به همراه خود دارند مثل پرّه های تاه خورده آکاردئون.

جان لیزمن دانشمند علوم اعصاب دانشگاه برندایس (Brandeis University) و خبره در کدهای تتا-گاما کسی در این پژوهش فعلی نقشی نداشته توضیح می دهد که نوسانات گاما به فشرده سازی حافظه کمک می کنند. از آنجا که هر موج فعالیت الکتریکی در فرکانس گاما روی می دهد، تکه های اطلاعات جدید را به موج تتایی که با آن برهم کنش دارد منتقل می کند. یک موج دامنه دار تتا با چندین موج گاما برخورد می کند- علائم کدگذاری شده حافظه که به شکلی موثر یک توالی فشرده مشخص و مرتبط با موج بلندتر تتا تشکیل می دهند.

در پژوهشی که سال ۲۰۰۹ در نیچر (Nature) منتشر شد کالجین و همکارانش سطح دیگری از پیچیدگی در این برهم کنش های تتا-گاما را در اَسبک مغز موش شرح دادند، که ثابت می کرد امواج گاما بسته به کاری که انجام می دهند در فرکانس های مختلفی نوسان دارند. به عنوان مثال زمانی که اَسبک مغز با ناحیه ای از مغز که اطلاعات حسّی را به محض روی دادن در جهان بیرون رله می کنند، ارتباط برقرار کرد، گروه پژوهشی پیام های تتا را که از ریتم های گامای به اصطلاح “سریع” پشتیبانی می کنند مشاهده کرد که در فرکانس های ۶۰ تا ۱۰۰ هرتز نوسان می کردند.

کالجین شرح داد که دسته دوم از ریتم های گامای کند که قبلا مهم شمرده نمی شدند- موج های الکتریکی در بازه ۲۵ تا ۵۵ هرتز- به نظر می آمد که با امواج تتا زمانی که اَسبک مغز پیام ها را با بخش های دیگری از مغز مبادله می کند برهمکنش دارند، این امواج خاطرات را بازپخش می نمایند و حرکت ها را در میان فضا-زمان برنامه ریزی می کنند. آن نتایج اشاره به ریتم های تند گاما داشت که شاید اطلاعات فوری در مورد محیط را منتقل می نمایند در حالی که ریتم های امواج گامای کند شاید در رفت و برگشت اطلاعات مرتبط با بازیابی خاطرات نقش داشته باشند.

Brain+Science+Mindfulness+Trainingسرنخ هایی از سلول های مکانی

کالجین و همکارانش در آنالیز کنونی شان شواهد جدید و محکمی یافتند که ریتم های سریع گاما در حقیقت مسئول رمزگذاری اطلاعات جدید برمبنای تجربیات فعلی یک حیوان هستند. پس از ضبط پیام های الکتریکی از سلول های مکانی اَسبکی مغز در هفت موش زمانی که هر روز از یک مسیر کوتاه خطی ظرف دوره های ۱۰ دقیقه ای عبور می کردند، تیم پژوهشی نحوه منطبق شدن امواج تتا و گاما با موقعیت حقیقی موش در مسیر را مشاهده کردند.

زمانی که فعالیت سلول های مکانی با موقعیت فعلی موش در مسیر جور درآمد، پژوهشگران پی بردند که توالی های تتا با موج کوتاه تر تعامل داشت، پیام های سریع گاما پیشتر برای برخورد با اطلاعات فضایی مکانی در لحظه، مورد ظن دانشمندان بودند. اما امواج گامای کند هنگامی که فعالیت سلول های مکانی بیانگر موقعیت های پیش روی وضعیت کنونی موش بودند، جایگزین امواج سریع شدند- شاید بازتاب حافظه حیوان در مورد مسیر بعدی و پیش بینی مسیر پیش رو بود. کالجین توضیح می دهد:« نظر ما این است که حیوان واقعا قبل از رسیدن به موقعیت آن را تصویر سازی می کند.»

نتایج کنونی مدارک محکمی هستند که نشان می دهند فرکانس های مغزی متفاوت اطلاعاتی که در حال آمدن هستند و بازیابی حافظه را جدا از هم نگه می دارند- که نتایجی برای وضعیت های انسانی در بر دارد. کالجین می گوید، اگر امواج کند فرکانس گاما واقعا یادآوری های واقعی یا تصور شده ی حاصل از تداخل کدگذاری اطلاعات جدید و بالعکس را نگه دارند، می توان تصور کرد که شاید دو موج مغزی در حالاتی نظیر اسکیزوفرنی ادغام شوند. در واقع، پژوهشگران هم زمانی کاهش یافته موج کند گاما میان اَسبک مغز و دیگر نواحی مغزی را در یک مدل حیوانی شناسایی کرده اند، که این نظریه را قوت می بخشد. درمان های آتی می توانند به افزایش هم زمانی گاما و جدا نگه داشتن افکار از اطلاعات حسّی جدید کمک کنند- اگرچه عملی کردن چنین کار عظیمی ناشناخته مانده است.

using-technology-to-multitask-affects-the-gray-matter-in-our-brains-study-saysخاطرات چگونه فشرده می شوند

در پژوهش جدید پژوهشگران همچنین کشف دیگری هم داشتند که شاید سرنخی برای نحوه فشرده سازی خاطرات در مغز باشد. با استفاده از الگوهای سلول-مکانی که از توالی های تتا بدست آمده بودند، پژوهش گران جهشی در میزان مسیری که موش ها در هر میلی ثانیه با آن مواجه می شدند را هنگامی که موش ها از ریتم کند گاما استفاده می کردند، مشاهده کردند؛ علی رغم اینکه چنین ریتمی موج های الکتریکی جدید کمتری در هر بازه زمانی نسبت به فرکانس های ریتم سریع گاما تولید می کنند.

بر این اساس که موش ها چه قدر سریع بخش های پیش روی مسیر را می توانستند پیش بینی کنند، پژوهشگران حدس زدند که یک موج گامای کند باید حاوی بیش از یک بخش از اطلاعات باشد، که به سطح دیگری از فشرده سازی درون کد تتا-گامایی که پیشتر فشرده شده است اشاره دارد. این درجه افزوده از فشرده سازی می تواند توضیح دهد که چرا ما می توانیم خاطراتمان از چند دقیقه یا ساعت فعالیت را در تنها چند ثانیه به یاد آوریم.

لیزمن از تعابیر مربوط به فشرده سازی اضافی متقاعد نشده است، اگرچه کالجین و گروهش را برای پرده برداری از نقش های عملکردی برای فرکانس کند گاما در اَسبک مغز تحسین می کند. برای رسیدن به کدگذاری فوق سریع لازم برای هر موج گاما به منظور اینکه بیش از یک جزء از اطلاعات را حمل کند، او توضیح می دهد که اعصاب می باید بین بیت های اطلاعاتی که تنها ظرف چند میلی ثانیه از هم ظاهر می شوند تفاوت قائل شوند- سریع تر از تخمین های بیوفیزیکی فعلی که امکان پذیر است. لورن فرانک (Loren Frank) پژوهشگر علوم اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو کسی که کدگذاری مکانی در اَسبک مغز را مورد پژوهش قرار می دهد اما در این پژوهش نقشی نداشته، تردید کمتری نسبت به تفاسیر نویسندگان داشت با بیان اینکه: «بسیار معقول به نظر می رسد.»

او با اشاره به پیام های الکتریکی ای که هر پیام کند گاما را تشکیل می دهند که می تواند نشان دهنده چندین سطح از سازماندهی سلولی که قادر به کد گذاری بسیار بسیار سریع است، می گوید:« نتایج این پژوهش می گوید که چیزهایی که با حافظه مرتبط هستند ممکن است خیلی خیلی سریع رخ بدهند. من از دیدن نتایج متعجب شدم.» فرانک تصدیق می کند:« اما من فکر نمی کنم دلیلی برای این که گمان ببریم مغز نمی تواند چنین کارهایی انجام دهد وجود داشته باشد.»

مترجم: حسین طریقی / سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scientificamerican.com

image_pdfimage_print
(9 نفر , میانگین : 4٫78 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=43672
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

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