معمای چیستی مغز!

بیگ بنگ: به‌رغم سال‌ها پژوهش درباره چگونگی عملکرد مغز، هنوز پرسش‌های بی‌پاسخ فراوانی باقی مانده است. در زیر مقاله ای را که به قلم آنیل آنانتاسومی نوشته شده است را می خوانید.

alzheimer-1024x741

به گزراش جام جم آنلاین، هروقت به دیدن ویلیام تایلر می‌روم، او ویدئوی یکی از مسابقات بوکس و موثرترین ضربه‌های تاریخ را نشانم می‌دهد. در این ویدئو جولیان جکسون، مشتزن آمریکایی به حریف انگلیسی‌اش هرول گراهام ضربه‌ای می‌زند و او قبل از اینکه به زمین بیفتد، بیهوش می‌شود. گرچه تایلر طرفدار بوکس است، اما او عصب‌شناسی برجسته در دانشگاه ویرجینیاست و چنین ضربه‌هایی را از لحاظ علمی بررسی کرده است. او می گوید در برابر درک ما از نحوه عملکرد مغز، این گونه واکنش های مغز به ضربه، اندکی مرموز است. در واقع او معتقد است اگر ما مغز را اندام بیوشیمیایی و الکتریکی می دانیم پس چرا یک اتفاق مکانیکی مانند ضربه به صورت موجب بیهوشی فرد می شود؟ مسلما از دستکش مشتزن هیچ نوع انتقال الکتریکی صورت نگرفته و تمام چیزی که این میان وجود دارد یک موج ضربه مکانیکی است، با این حال او بیهوش می شود.

هیچ کس درمورد این که سلول های مغز با کمک علائم الکتریکی و بیوشیمیایی با هم گفت وگو می کنند شک ندارد؛ اما تایلر و محققان دیگر معتقدند این کل داستان نیست. به نظر می رسد که رشته های عصبی به صورت یک شبکه مکانیکی، درست مانند دندانه های یک ساعت کاملا تنظیم شده، به یکدیگر متصل شده است. نیروهایی که از میان آنها عبور می کند ممکن است به مغز در ذخیره کردن خاطره و تطبیق سریع با شرایط جدید کمک کند؛ روشی که برای ما کاملا ناآشناست. البته این روش درست مانند دستگاه های خوب روغن زده شده کار می کند.

درک این موضوع نه تنها ما را در حل پرسش های قدیمی مانند این که واقعا چه چیزی مغزمان را به فعالیت وامی دارد کمک می کند، بلکه بسرعت فواید کاربردی خود را نشان می دهد. اول از همه، فهمیدن دلیل چنین به هم ریختگی ای در فرآیندهای مکانیکی ممکن است در درمان انواع جراحت های مغزی موثر باشد و حتی ما را به سمت اصلاح مشکلات مکانیکی مغز با استفاده از امواج صوتی هدایت کند. این روش برای درمان های غیرتهاجمی بیماری هایی چون صرع مناسب است.

مغز مکانیکی

نظریه مغز مکانیکی برای اولین بار به زمان جالینوس، پزشک یونانی قرن دوم میلادی برمی گردد. او به اشتباه معتقد بود که حفره های مغزی مایعات را درون اعصاب پمپ کرده و عملکردهای بدن را کنترل می کند. اما قرن های ۱۸ و ۱۹ مشخص شد که اعصاب حامل علائم الکتریکی است و نه مایع مغزی و در دهه ۱۹۵۰ آلن هاجکین و اندرو هاکسلی نحوه کار این علائم الکتریکی را کشف کردند. آنها توضیح دادند که علائم طی فرآیندی به نام پتانسیل عمل از طریق الیاف عصبی منتقل می شود. ولی در همان زمان زمزمه هایی مبنی بر این که در این میان فرآیندهای مکانیکی نیز وجود دارد شنیده شد و اولین سرنخ ها از مشاهده اعصاب ماهی های مرکب به دست آمد. این ماهی ها با کوچک ترین تحریک جریان الکتریکی منقبض و متورم می شدند اما این یافته تا سال ۱۹۸۰ مسکوت باقی ماند و سرانجام ایچیجی تاساکی در دانشگاه مریلند با مشاهده چیزی مشابه در عصب های چنگال های خرچنگ، دوباره آن را مطرح کرد. وقتی علائم الکتریکی در اعصاب چنگال خرچنگ حرکت می کرد، یک موج مکانیکی هم تولید می شد.

این یافته نشان داد انرژی به وسیله رشته های سلول های عصبی مبادله می شود. هاجکین و هاکسلی پتانسیل عمل را به صورت یک مدار الکتریکی مدل سازی کردند. چنین مداری حرارت را پراکنده می کند، اما چیزی نیست که بتوان به صورت آزمایشگاهی آن را مشاهده کرد: هنگام توزیع یک ضربه عصبی، از دست دادن حرارت کلی وجود ندارد. در هرحال، اگر ضربه عصبی بتواند مانند یک موج مکانیکی عمل کند و حرارت (به صورت خالص) آزاد و جذب شود مقدار انرژی به حد مطلوبی می رسد. در این تحقیقات شاید مهم تر از همه، معلوم شد که سیستم عصبی ما به وسیله حرکت ـ در حد نانومتری ـ با مغز گفت وگو و آن را برای درک مکانیکی آماده می کند.

محققان علاوه بر امواج مکانیکی که در امتداد اعصاب حرکت می کرد متوجه نیروهایی شدند که بین سلول های عصبی در سیناپس ها (محل تماس دو عصب) مبادله می شد. در اینجا علائم با کمک یون های باردار و انتقال دهنده های عصبی آزاد شده ارسال می شود. این مولکول ها از فواصل میان عصب ها عبور کرده و خود را به زائده قارچی شکل روی دندریت سلول عصبی بعدی می رسانند . این عمل حرکت پیام به سمت جلو را تقویت کرده و موجب یک سری فعالیت های زنجیره ای می شود.

مهم تر از همه این زائده های دندریتی انعطاف پذیرند. اوایل دهه ۱۹۸۰ فرانسیس کرک ـ یکی از کاشفان ساختار دی.ان.ای ـ فرضیه ای ارائه داد مبنی بر این که این زائده ها ممکن است هنگام مبادله اطلاعات میان سلول های عصبی منقبض شوند و این تغییر شکل موجب افزایش قدرت عبور علامت میان دو سلول عصبی شود. بنابر اعتقاد کرک، این حرکات حتی می تواند در ذخیره خاطرات نقش داشته باشد. البته در آن زمان فناوری ای که با آن بتوان سیناپس ها را درست در زمان حرکت مشاهده کرد وجود نداشت، اما در سال ۱۹۹۸، با کمک میکروسکوپ های قوی از زائده های دندریتی فیلم گرفته و معلوم شد که آنها، درست همان طوری که کرک گفته بود، براستی حرکت می کنند و در عرض چند ثانیه تغییر شکل می دهند. فهمیدن این که چه چیزهایی ـ درست مانند دندانه و چرخ های یک ساعت ـ این حرکات را موجب می شود سخت بود اما یک دهه تحقیق چند احتمال را پیش رو گذاشت.

neuron_spark

حرکت در مغز

دندریت حاوی پروتئین هایی چون اکتین است که بنا بر شرایط موجود به صورت پلیمرهای بزرگ درمی آید یا به واحدهای کوچک تر خرد می شود. این فرآیند نیروهایی تولید می کند که احتمال دارد چنان قوی باشد که بتواند زائده های دندریتی را خم، منقبض و منبسط کند. زائده های دندریتی از یک طرف به بخش انتهایی آکسون و از طرف دیگر به زنجیره پروتئین های چسبنده متصل شده است، بنابراین با حرکت زائده دندریتی، بخش انتهایی آکسون هم به حرکت می افتد.

طاهر سیف و همکارانش در دانشگاه ایلینوی نشان دادند هرچه نیروی بیشتری روی بخش انتهایی یک آکسون اعمال شود، تعداد بیشتری از مولکول های انتقال دهنده عصبی در محل سیناپس آزاد می شود. به این ترتیب حرکات می تواند قدرت علامت و متعاقبا انعطاف در سیناپس را تغییر دهد؛ تغییرات مهمی که ممکن است ابزارمغز در ذخیره اطلاعات به هنگام یادگیری و به خاطرسپاری باشد. اما این تمام ماجرا نیست. حتی چنین ارتباطی بین سیناپس های مجاور نیز می تواند رخ دهد. تایلر توضیح می دهد که زائده های دندریتی در جایی قرار دارد که آکسون ها و میله های کوچکی به نام ریزلوله ها وجود دارد و می تواند همانند فنر در خود انرژی کش سانی ذخیره کند. به محض این که یکی از این زائده ها تحریک می شود مواد شیمیایی آزاد کرده و موجب تغییر در این ساختار شده ، زائده های مجاور را هل می دهد یا می کشد و به این ترتیب تعادل نیروها در سیناپس ها را تغییر می دهد.

هنوز کسی انتقال حرکت را درحین کار اندازه گیری نکرده است، اما شواهد غیرمستقیم نشان می دهد که اکتین و ریزلوله ها در واکنش به حرکت زائده حرکت می کند و سرعت این حرکات برای تحریک و به فعالیت واداشتن زائده های مجاور نیز بیش از مقدار کافی است. بنا به گفته تایلر، اگر این گونه باشد پس این ساز و کار برای ارسال علائم به مسیر دیگری به روند کار می افزاید تا به سیناپس ها برای هماهنگ کردن فعالیت شان در لحظه ای که ما خود را با شرایط موجود تطبیق می دهیم کمک کند. محققان با اعمال امواج فراصوت روی قشر جلویی مغز ۳۱ داوطلب از جمله خود یکی از محققان به نام استوارت همروف که دچار دردهای مزمن بودند، تا اندازه ای به بهبود آنها کمک کردند. درد داوطلبان ۴۰ دقیقه پس از دریافت امواج فراصوتی کاملا خوب و روحیه شان هم بهتر شده بود.

درمان با امواج فراصوت

گروه تحقیقاتی تایلر هنگام آزمایش روی موش های آزمایشگاهی و تحریک قشر حرکتی آنها با استفاده از ضربه های امواج فراصوتی، توانستند ناگهان دم و پنجه پاهای جلویی موش را جمع کنند و سبیلش را تکان دهند. آنها حتی در مغز موش الکترودهایی کار گذاشتند تا ثابت کنند که حرکات فعالیت عصبی با تحریک سازی به وسیله امواج فراصوت همراه است. این یافته ها نشان می دهد که نیروهای مکانیکی خارجی می تواند با فرآیندهای موجود در مغز تداخل پیدا کند و این موضوع به طور بالقوه راز مربوط به ضربات موثر مشتزن ها را توضیح می دهد.

اگر سیناپس ها و سلول های عصبی با نیروهای مکانیکی تنظیم شود، پس یک ضربه به سر می تواند تمام نیروهای ارسال علائم را درهم ریزد و بلافاصله کانال های یونی باز شده و گیرنده ها را تحریک کند. فرضیه ای می گوید این عمل تمام کانال های پتاسیم یا سدیم را باز می کند و موجب بیهوشی فرد می شود. البته برخی از محققان معتقدند ممکن است شدت این امواج ضربه ای مانند امواج فراصوت از طریق ساز و کار های دیگری چون حرارت روی فعالیت مغز اثر بگذارد و حقیقتا تعاملی مکانیکی رخ ندهد.

اگر امواج فراصوتی بتواند موجب چنین فعالیت هایی شود، بنابراین احتمال دارد در آینده بتوان اختلالات مغزی را درمان کرد و این موضوع محققان را بسیار هیجان زده کرده است. در این روش مثلا به جای تحریک عمیق مغز از طریق الکترودهای کار گذاشته در مغز بیمارانی مانند مبتلایان پارکینسون و افسردگی که نیازمند جراحی است، صرفا می توان از امواج فراصوت استفاده کرد.

البته روش دیگری برای تحریک نواحی عمیق تر مغز وجود دارد که غیرتهاجمی و بدون عمل جراحی است. در این روش از تحریک سازی مغناطیسی سونوگرافی یا تحریک جریان مستقیم سونوگرافی استفاده می شود. به این ترتیب که روی پوست سر الکترود نصب کرده و از طریق جمجمه جریان الکتریکی یا مغناطیسی عبور داده می شود، اما در هردوی این روش ها میزان دسترسی به نواحی مورد نظر بسیار کم است. تایلر همچنین امیدوار است با این روش و فعال سازی همزمان چند ناحیه از مغز جلوی حملات صرعی را بگیرد و حتی درد های مزمن را درمان کند.

مترجم: نادیا زکالوند

دانلود مقاله 

image_pdfimage_print
(13 نفر , میانگین : 4٫62 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=6639
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

۹ پاسخ‌ها

  1. ali گفت:

    همیشه باید دنبال سر منشا چیزها باشیم ! . خوب دقت کنید ! به این صورت : آقای الف این پرسش رو مطرح میکنه : منشا حرکت مکانیکی تو مغز و بقیه اندام من از کجاست ؟ جواب غلط میتونه این باشه که از غذایی که میخوریم و بعدش تبدیل (( انرژی )) شیمیایی به الکتریکی و در نهایت انتقال انرژی الکتریکی از طریق اعصاب به عضلات و سایر بافت های بدن و در نتیجه حرکت تمام اجزا بدن . یعنی بدن یه نیرو گاه اتمی خیلی خیلی ضعیف و کوچولوئه ! . اما این جواب پرسش آقای الف نیست و این جواب رو بومیان جنگل های آمازون و تمدن مایاها تو اعماق جنگل های مکزیک چند هزار سال پیش میدونستن و در نتیجه این جواب نبود بلکه توضیح واضحات بود و نشون داد پاسخ دهنده (( خودش رو زده به کوچه علی چپ )) ! . جواب اینه : منشا حرکت تمام اجزا بدن من (( ذهن )) من هست که بخش (( ضد ماده وجود )) من رو تشکیل میده . یعنی بدن من (( تصویر و آینه )) ذهن من هست و (( اصل وجود من در ذهن هست )) . نه اینکه ذهن من تصویر بدن من باشه . بدن از ذهن یا بخش ضد ماده خودش تبعیت میکنه و (( فرمان )) میگیره نه ذهن از بدن ! . ذهن ما قابلیت این رو داره تا بعد صفرم وجودی ما یا (( هیچ )) ویا خود خدا ! بره و از اونجا فرمان بگیره و به بدن ما (( ابلاغ )) کنه تا بدن ما اون فرمان رو انجام بده . دیگه فکر کنم از این واضح تر نشه ارتباط ذهن و بدن و مغز وجهان رو به زبون شیرین فارسی توضیح داد ! .

    • پویان گفت:

      تا به حال فکر میکردم فقط مخدر توهم میاره ولی با توضیحات شما فهمیدم که بعضی ها توهمشونو از ضد ماده وجودشون دریافت میکنن . اینکه خیال پردازی و فرضیه پردازی کنی و نظرتو بگی خیلی خوبه ولی اینکه خیالاتتو جای حقیقت و یقین تحویل دیگران بدی زیاد جالب نیست . شاید در یه سایت مذهبی و اعتقادی بشه یک چنین رفتاری رو داشت اما در یک سایت علمی خیر .

  2. ali گفت:

    خودت به خودت مثبت میدی دوست من ؟! اونوقت دوست عزیز ! شما میتونی راجع به ارتباط ذهن و مغز و بدن و جهان خیلی بهتر و قشنگ تر واسه من و بقیه خواننده های سایت بیگ بنگ توضیح بدی که بیشتر و (( علمی تر )) با این قضیه آشنا بشیم ؟! البته اگه زحمتی نیست براتون ! . مشتاقانه و بیصبرانه منتظریم ! . برلب بحر فنا منتظریم ای ساقی ! .

  3. پویان گفت:

    بله من خودم به خودم مثبت دادم تا ببینم که ایا به خود هم میشه مثبت و منفی داد یا خیر . ولی این قضیه چه ارتباطی با تخیلات شما داره که بدون هیچ پشتوانه علمی و ازمایشگاهی به جای حقیقت و کاملا حق به جانب انتشار میدی؟ شاید این امر و این تخیل برای شما امنیت و رضایت بیاره اما دلیل بر این نیست که با حقیقت هم یکی باشه . من میتونم در همین لحضه براتون ده ها فرضیه و نظر و خیال بیارم اما ترجیح میدم که یک بیننده کامل باشم و تا فرضیه هام رو با دلائل و بصورت ازمایشگاهی اثبات نکردم به جای حقیقت انتشارشون ندم و اگر هم منتشر میکنم اعلام کنم که این فقط یک نظر شخصیه که میتونه کاملا اشتباه باشه . در ضمن دیگر خواننده های بیگ بنگ معمولا افراد علمی هستند و خود تشخیص دهنده . لطف کنید و خود را که با عینک خدا به علم نگاه میکنید را با ایشان در یک جبهه قرار ندهید و شمایی که ادعایی را مطرح کرده اید لطف کنید و ادعایتان را بصورت ازمایشگاهی ثابت کنید

    • ali گفت:

      مرسی دوست عزیز ! واقعا من و بقیه خواننده های مشتاق سایت بیگ بنگ از این توضیح و استنباط های بی نهایت دقیق ! و علمی شما راجع به قضیه ارتباط بین مغز و ذهن و جهان نهایت استفاده رو کردیم و من امیدوارم در آینده هم بتونم از نظریات ارزشمند و گران سنگ و (( علمی )) شما نهایت استفاده رو ببرم و امیدوارم بقیه هم این توفیق بزرگ نصیبشون بشه . انشاالله

  4. زینب گفت:

    سلام
    خب علم یعنی همین
    یعنی اینکه به هر گزینه ای فرصت محک خوردن بدی
    و هیچ عقیده ای رو مقدس ندونی
    من همیشه از خوندن حاصل تلاش این گروه لذت میبرم
    و بهشون خسته نباشید میگم
    مرسی

  5. ali گفت:

    خدایا ! همه اونایی رو که بخش اعظم وجودشون رو تو دوران کودکی پر فراز و نشیب ! جا گذاشتن رو کمک کن تا بتونن عقب موندگی های ذهنیشون رو جبران کنن و جلوتر از زمان هم ! که نه ولی لااقل پا به پای زمان حال و دنیای امروز بتونن پیش برن و بیشتر از این مایه رنجش خاطر انسان های پیشرو و امروزه ای نباشن . الهی آمین ! . الهی آمین

  6. ali گفت:

    خدایا ! ای خدای بزرگ ! همه اونایی که عقب موندگی ذهنی دارن و مغزشون فلجه رو نجات بده ! دنیا و مردم دنیا دیگه بیش تر از این تحمل عقب مونده های ذهنی رو ندارن ! پای عقب مونده های ذهنی به وبلاگ ها و وبسایت های علمی هم باز شده . ! آمین یا رب العالمین .

  7. مدیر گفت:

    با سلام
    دوست عزیزم علی آقا مطالبی در خصوص کامنتهای شما هست که ترجیح میدم همین جا خدمت شما عرض کنم:
    ببینید چند مسئله در قرار دادن کامنت ها از طرف کاربران برای ما مهمه :
    ۱٫ عدم تحمیل عقاید در نظرات شخصی :
    لطفا به نظراتی که گذاشتید توجه بفرمایید ؟؟ شاید این مسئله برای شما پیش بیاد که چرا شما مورد خطاب قرار گرفتید ؟ ببینید دوست عزیزم در این بحث شما با قرار دادن اولین نظر شخصی ، هم به عقاید دیگران بی احترامی کردید و با اطمینانی که در نظرات تون وجود داره دیگران رو تحریک به پاسخگویی کردید !!!! آیا به نظر شما اینکار یک حرکت صحیح و اخلاقی هست ؟؟؟!!! بهتر نبود با یک لفظ محترمانه تر شروع میکردید؟
    شما بهتر از من میدونید که افرادی که به دنبال اندیشه هستند هر لحظه بیشتر از قبل دچار شک و تردید در بیان نظراتشون میشوند و این اطمینان در نظرات خوشایند نیست.
    یک سایت در رابطه با موضوعاتی که برگرفته از شواهد و استدلال هست مطلب منتشر میکنه و سایت دیگری در رابطه با الهامات . در رابطه با هر دوی این مطالب مشکلی نیست ، هر شخصی مسیر خودش رو طی میکنه ، فقط مسئله اینجا تحمیل عقاید هست که نباید تکرار بشه.
    ۲٫ رعایت مسائل اخلاقی در خور انسانیت سایر کاربران :
    آیا اهانت بصورت علنی به دیگران از دید شما یک حرکت عادیه ؟؟!! آیا اهانت به عقاید دیگران از نظر شما یک حرکت اخلاقی و پسندیده هست ؟؟ لطفا یکبار دیگه نظراتتون رو بخونید !!!! مهم نیست یک عقیده کوچیکه یا بزرگ ، مهم نیست که یک عقیده از دید ما درست هست یا غلط ، مهم احترام و ارزش قائل شدن برای اون عقیده هست. چون به تنها چیزی که مطمئن هستیم این هست که هیچ یقینی در عقاید وجود نداره.

    در نهایت قوانینی که از این لحظه به بعد در رابطه با کامنتهای تمامی کاربران اعمال خواهد شد:
    ۱٫ نظراتی که شامل تحمیل عقاید به دیگران خواهد بود تایید نمی شوند.
    ۲٫ نظراتی که عقاید و شخصیت کاربران محترم سایت را مورد اهانت قرار دهد تایید نمی شوند.
    ۳٫ سایت بیگ بنگ یک سایت علمی بوده و تمام مطالب منتشر شده در این سایت بر اساس شواهد و منطق بیان می شود و خواسته تیم بیگ بنگ این هست که گفتگو های دوستان هم علمی باشه و نه مورد تهاجم قرار دادن عقاید دیگران.

    برای خاتمه به این بحث از این لحظه هیچ کامنتی در این نوشته منتشر نخواهد شد.
    با تشکر
    تیم بیگ بنگ