کشف جدید در خصوص چگونگی کارکرد سلول‌های مغزی

بیگ بنگ: یک تحقیق جدید نشان می دهد قسمتی از نورون های مغز ما، به نام دندریت برخلاف آنچه که همواره گمان می‌کرده ایم، گیرنده‌هایی منفعل نیستند. در عوض، محققان دریافتند که دندریت‌ها تا ده برابر بیشتر از بخش‌هایی از سلول‌های مغز که «پریکاریون یا سُوما» نامیده می‌شوند، پالس های کوتاه‌مدت الکترونیکی تولید می‌کنند. از گذشته تا‌کنون تصور می‌شد “سُوما” ناحیه اصلی تولید کننده این سیگنال های الکترونیکی می‌باشد. این فرضیه نشان می دهد که مغز ۱۰۰ برابر ظرفیت بیشتری برای محاسبه اطلاعات نسبت به آنچه قبلا تصور می‌شد را دارد.

به گزارش بیگ بنگ، اگر این موضوع تایید شود، این پژوهش می تواند درک ما از نورون‌ها و چگونگی همکاری بخش‌های مختلف مغز با یکدیگر را تغییر دهد. “مایانک مهتا” از دانشگاه کالیفرنیا در لوس‌آنجلس و یکی از اعضای تیم تحقیقاتی اظهار داشت:« دانستن اینکه دندریتها از ناحیه سُوما بسیار فعال تر هستند، در ماهیت درک ما از نحوه محاسبه‌گر​ی اطلاعات به وسیله مغز، تغییراتی اساسی ایجاد می‌کند. این امر شاید راه را برای فهم و درمان اختلالات عصب شناختی و همچنین برای توسعه کامپیوترهای مشابه مغز، هموار کند.»

دندریت‌ها ساختارهای دراز و شاخه مانندی هستند که بیش از ۹۰ درصد بافت عصبی ما را تشکیل می‌دهند. آنها به سُوما (بخشی از سلول عصبی که هسته را احاطه کرده) متصل می‌باشند. بر طبق باور سنتی سُوما پالس های الکتریکی‌ای تولید می کند که با نام spike نیز شناخته می‌شوند. سلول‌های مغز به وسیله ی این پالس‌ها قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر می‌باشند. دانشمندان تا همین اواخر، به طور کلی گمان می‌کردند که این پالس های سُومایی، دندریت‌ها را فعال می‌کنند و بعد این دندریت‌ها به صورت منفعل جریان‌ها را به دیگر سوماهای عصبی منتقل می‌نمایند- اما این موضوع هیچگاه به صورت مستقیم آزمایش نشده بود.

گرچه مطالعات اخیر بر برش‌های مغز انسان نشان داده است که دندریت‌ها قادر به تولید پالس هستند، مشخص نبود که آیا این امر به طور طبیعی اتفاق می افتد یا نه و همچنین پیش از این در یک نمونه حیوان زنده نشان داده نشده بود. تیم تحقیقات اظهار داشت: «نه مشخص بود که آیا این امر طی رفتاری طبیعی رخ می‌دهد و نه تعداد دفعات آن آشکار بود. اندازه‌گیری فعالیت الکترونیکی طی عملکرد طبیعی، به سبب ظرافت زیادی که دارند، چالشی دیرینه بوده است. با مطالعاتی که بر موش‌های آزمایشگاهی انجام شده، دانشمندان دریافته‌اند اگر در حین حرکت حیوان، درون خود دندریت ها، الکترود جایگذاری کنند، باعث نابودی آن سلول ها می‌شود.»

طبیعتا، این شرایط ایده آلی محسوب نمی‌شد؛ بنابراین دانشمندان الکترود‌ها را به جای آنکه روی دندریت‌ها قرار دهند در دندریت ِ موش ها جایگذاری کردند. در حین آنکه موش‌ها مشغول انجام فعالیت‌هایی نظیر رفت و آمد در یک هزارتو بودند، دانشمندان توانستند تا فعالیت دندریت‌ها را به مدت چهار روز اندازه‌گیری نمایند. نکته‌ی جالب آنجا بود که محققان دریافتند هنگامی که موش‌ها خواب هستند، تعداد بسیار بیشتری پالس در دندریت ها نسبت به سُوما‌ها وجود دارد- تا پنج برابر بیشتر- و هنگامی که موش ها در حال کاوش و پرسه زدن هستند این مقدار به ده برابر بیشتر می‌رسد.

این یافته ها با درک نهادینه شده‌ی قبلی تفاوت زیادی دارد و نشان داد که مغز ما نسبت به آنچه فکر می‌کردیم، از میزان بسیار بیشتری قدرت محاسباتی برخوردار است. مهتا بیان داشت:« یک باور اساسی در نوروساینس این بوده‌است که نورون ها ابزار‌های​ دیجیتالی هستند. آنها یا یک پالس تولید می کنند یا نمی کنند. اما این نتایج نشان می دهد که دندریت ها کاملاً رفتاری مشابه ابزاری دیجیتالی از خود نشان نمی دهند. دندریت ها البته پالس تماما دیجیتالی یا مطلقا غیر دیجیتالی تولید می کنند، اما در عین حال از خود نوسانات آنالوگی زیادی از خود نشان داده اند که حالت تمام آنالوگی یا غیر آنالوگی ندارند. این مسئله به صورتی قابل توجه، برداشتی جدید است که دانشمندان نوروساینس به مدت ۶۰ سال آن را قبول داشتند.»

بنابراین، مغز ما به ناگاه با این کشفیات، از چه میزان قدرت پردازشی برخوردار است؟

“مهتا” توضیح می‌دهد که چون دندریت‌ها از نظر اندازه حدود صد برابر بزرگتر از سُوماها هستند، تعداد زیاد پالس های دندریتی به این معناست که ما قادر به برخورداری از ظرفیت پردازشی، صد برابر بیشتر نسبت به آنچه فکر می‌کردیم هستیم. این گستره‌ای جدا پهناور محسوب می‌شود، و پیش از آنکه بتوانیم به طور مشخص تایید کنیم مغز ما دقیقا چه میزان قدرت پردازش دارد به تحقیقات بیشتری نیازمند خواهیم بود.

همچنین ذکر این نکته حائز اهمیت است که این پژوهش تنها در موش‌ها مورد بررسی قرار گرفته است- ما همچنان، پیش از آنکه شروع به تایید هیچ یک از این اعداد و ارقام نماییم، نیاز به ارزیابی داریم که آیا دندریت‌ها در مغز خود ما رفتاری مشابه با دندریت‌های مغز حیوانات دارند یا نه. اما این یافته ها گامی تحسین‌برانگیز در حوزه عصب شناختی به شمار می‌آید و شاید روزی به روش‌هایی بهتر برای درمان اختلالات عصبی و حتی زیر بنای نحوه‌ی یادگیری در ما منتهی شود.

جیسون مور، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی در اینباره گفت:« کشفیات ما نشان می دهد، یادگیری شاید زمانی به وقوع می پیوندد که نورون ورودی همزمان با یک دندریت فعال باشد- همچنین آنکه ممکن است فعالیت بخش‌های مختلف دندریت ها در زمان‌های مختلف، مسبب انعطاف پذیری بسیار زیادتری در نحوه وقوع یادگیری درون یک عدد نورون باشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science منتشر شده است.

ترجمه: شقایق دانه کار/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print
(10 نفر , میانگین : 4٫60 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=64621
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 *