بررسی رویدادهای شدید در مغز

بیگ بنگ: حملات صرع چگونه روی می دهند؟ مدلی جدید در دانشگاه های بُن و اولدنبرگ می توانند به پاسخگویی به این پرسش کمک کنند. فیزیکدانان مدلی را ساخته اند که عملکرد آن-اگرچه وابسته به قوانینی محکم است- ظاهرا می تواند به صورت خودجوش تغییر یابد. از این گونه تغییرات در طبیعت نیز وجود دارند، به عنوان مثال در شکل گیری حمله های میگرنی یا صرع. ساز و کار این فرآیند برای اولین بار توسط پژوهشگران شرح داده شد و می تواند به درک بهتر رویدادهایی شدید و اینچنینی کمک کند.

p02bl3r7به گزارش بیگ بنگ، حلقه های سرخ رنگ روی صفحه نمایشگر کامپیوتر حرکت می کنند. بزرگ می شوند، با هم ادغام می شوند، پراکنده می گردند و تکثیر می شوند- چرخه ای پیوسته از ظاهر و محو شدن. اما ناگهان صفحه تیره می شود و حلقه ها ناپدید می شوند. برای چند ثانیه، هیچ اتفاقی روی نمی دهد، سپس سطح تیره شروع به تپیدن می کند. به شکلی موزون تغییر رنگ می دهد، در آغاز این این رویداد به تدریج روی می دهد ولی واضح تر می شود. اندک زمانی پس از آن، دومین تغییر روی می دهد: تمام صفحه، فلش های قرمز رنگ را نشان می دهد. سرانجام، حلقه ها محو می شوند، این رویدادِ شدید تمام می شود.

رویداد مشابهی هنگام حمله میگرن یا صرع روی می دهد: به ناگاه، میلیاردها عصب به شکلی همزمان در حالتی فوق العاده قرار می گیرند. قوانینی که آنها در حالت عادی از آن پیروی می کنند ناگهان بی اثر می شود. نرم افزاری که در بخش صرع شناسی در بیمارستان دانشگاه بُن است، عملکرد بسیار مشابهی را نشان می دهد. به نظر می آید یکدفعه و به شکلی غافلگیرانه در فواصل زمانی کاملا غیر قابل پیش بینی، مدل اصلی عملکردش را تغییر می دهد. آنچه حیرت انگیز است این است که در واقع این حالت از قوانین ساده ای پیروی می کند که با وجود سادگی اش نوعی وضعیت تصادفی ایجاد می کند.

اثرات به هم پیوسته

این مدل، شبکه ای از چندین هزار عامل جزئی است، گره ها. این اجزاء از درون به هم پیوسته هستند- بنابراین می توانند با هم ارتباط برقرار کنند و بر هم اثر بگذارند. دراین فرآیند نه تنها با همسایگان خود برهمکنش دارند بلکه با برخی گره های دورتر هم تعامل دارند. دانشمندان به این ساز و کار شبکه ی به هم پیوسته “small-world networks” می گویند.

PW-2014-05-19-Cartlidge-laserبا وجود اینکه قوانین برقراری ارتباط بسیار دقیق هستند، شبکه هایی از این نوع رفتار بسیار پیچیده ای را از خود نشان می دهند. از یک سو این پیچیدگی در عملکرد به دلیل تعداد زیاد گره ها است و از سوی دیگر به دلیل اتصالاتی است که این گره ها را به هم وصل می کنند. گریت انسمن (Gerrit Ansmann) نویسنده ارشد این پژوهش و کاندیدای دکترا در گروه نوروفیزیک شرح می دهد که:« ما هم اکنون می توانیم نشان دهیم که عملکرد چنین شبکه هایی می تواند خود به خود تغییر یابد.» پروفسور کلاوس لنرتز می گوید:« با وجود این که این تغییرات تنها در مواقع خاصی روی می دهند، ما امیدواریم که با مدلمان بتوانیم درک بهتری از این شرایط و رویدادهای شدید که در مغز روی می دهند، داشته باشیم.»

جا به جایی در بین الگوهای متفاوت فعالیت، شامل تولید و انهدام رویدادهای شدید بر اساس سازوکاری بنیادی است که می تواند به سیستم های دیگر هم برگردانده شود، به عنوان مثال الگوهای تحریک در قلب. پروفسور اولریک فیودل (Ulrike Feudel) رئیس گروه فیزیک نظری/سیستم های پیچیده در موسسه شیمی و زیست شناسی Marine Environment در دانشگاه اولدنبرگ تاکید می کند:« این کلیّت، کاربردهای گسترده ای را برای یافته های ما در دیگر زمینه های علمی امکان پذیر می سازد.»

این کار بخشی از یک پروژه است که بنیان ولکس واگن بر روی آن سرمایه گذاری کرده است. دراین پروژه، دانشمندان سازوکارها را از طریق رویدادهای شدیدی که اتفاق می افتند با استفاده از نمونه های حمله های صرع و شکوفه های سمّی جلبکی بررسی می کنند. نتایج این تحقیق به زودی در ژورنال تخصصی Physical Review X منتشر می شود، اما قبل از این به صورت آنلاین در arxiv.org قابل دسترس است.

مترجم: حسین طریقی/سایت علمی بیگ بنگ

منبع: uni-bonn.de

image_pdfimage_print
(7 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=45949
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 *