تفاوتهاي نرم‌‌افزاري مغز انسان با ميمون
عصب‌شناسان پس از ثبت فعاليت‌هاي تك‌نورون‌ها در اعماق مغز مي‌گويند نتايج يافته‌هاي آن‌ها ممكن است علت هوش فراوان انسان و استعدادش در ابتلا به اختلالات رواني را توضيح دهد.
براي اولين‌بار دانشمندان علوم اعصاب توانستند تفاوتهاي بين نرم‌افزار مغز انسان و ميمون را با استفاده از روش رديابي سيگنال‌هاي تك‌نورون كشف كنند. آن‌ها دريافتند مغز انسان شدت سيگنال‌ها را قرباني كارآمدي بيشتر در پردازش اطلاعات مي‌كند. بايد گفت پژوهشگران شدت را شاخصي تعريف كرده‌اند كه همگامي و هماهنگي سيگنال‌هاي نورون را نشان مي‌دهد. پژوهشگران گمان مي‌كنند نتايج اين مطالعه مي‌تواند به ما در توضيح هوش فراوان انسان و البته استعداد درخورتوجه مغز وي در ابتلا به اختلالات رواني كمك كند. نتايج اين پژوهش‌ها در ۱۷ژانويه در ژورنال Cell منتشر شده است.
دانشمندان بر اين باورند انجام پژوهش‌هاي غيرمعمولي اين‌چنيني از جنبه‌هاي مختلفي به آن‌ها كمك مي‌كند. براي مثال، با تكيه بر يافته‌هاي اين نوع مطالعات، بهتر مي‌توان نتايج بهدستآمده از پژوهش‌هاي مرتبط‌با اختلالات رواني حيوانات را در مطالعات كلينيكي استفاده كرد.
در اين تحقيق، از اطلاعات بسيار كم‌ياب بهدستآمده از فعاليت تك‌نورون‌ها در اعماق مغز مبتلايان به بيماري صرع استفاده شده است. اين بيماران به‌منظور تشخيص منشأ بيماري، مغزشان عمل جراحي شده است. به‌كاربستن اين روش درماني به‌اندازه‌اي پيچيده است كه فقط تعداد انگشت‌شماري از كلينيك‌ها در سراسر جهان مي‌توانستند در اين مطالعه شركت كنند. همچنين در اين تحقيق، از داده‌هاي موجود مغز سه ميمون و داده‌هاي حاصل‌شده از سيگنال‌هاي نوروني دو ميمون ديگر استفاده شده است.
انسان درمقابل ميمون
در چند دهه‌ي گذشته، عصب‌شناسان توانسته‌اند تفاوتهاي كوچك و بزرگي در آناتومي (سخت‌افزار) مغز انسان‌ها و ديگر ميمون‌ها بيابند. باوجوداين در تحقيق اخير، تفاوت سيگنال‌هاي مغزي انسان و ميمون مطالعه شده است.
مارك هارنت از مؤسسه‌ي تكنولوژي ماساچوست در كمبريج در‌حال‌مطالعه‌ي تأثير بيوفيزيك نورونها در پردازش عصبي است. وي دراين‌باره مي‌گويد:
تفاوت آشكاري بين رفتار و روان‌شناسي انسان‌ها و ديگر نخستي‌سانان وجود دارد. ما اين تفاوت را در بيولوژي مغز آن‌ها نيز مي‌بينيم. اين مطالعه بسيار باارزش است.
پژوهش مذكور نتيجه‌ي همكاري روني پاز از مؤسسه‌ي علوم ويزمن در اسرائيل و ايتژاك فرايد، جراح مغز و اعصاب از دانشگاه كاليفرنيا در لس‌آنجلس است. روني پاز درحال‌مطالعه درباره‌ي مدار عصبي مرتبط‌با فرايند يادگيري در مغز نوعي از ميمون‌ها به‌نام ماكاك است.
مطالعات پاز بر دو قسمت مختلف از مغز ميمون‌ها متمركز است: ۱. ناحيه‌ي آميگدال، از نواحي اوليه‌ي مغز است كه در مغز حيوانات نه‌چندان باهوش نيز ديده مي‌شود و درواقع، منشأ مهارت‌هاي زندگي به‌شمار مي‌رود. براي مثال، حس فراركردن از دست ببري كه به‌سوي شما مي‌دود، ناشي از فعاليت همين ناحيه از مغز است؛ ۲. ناحيه‌ي ديگر از مغز كه تكامل‌‌يافته‌تر از آميگدال است، «قشر زرد مغز» نام دارد كه وظيفه‌ي پردازش رفتارهاي ذهني پيچيده‌تر، مانند يادگيري را برعهده دارد.
هدف مطالعه‌ي پاز اين بود كه دريابد نورون‌هاي موجود در اين نواحي از مغز ميمون‌ها چه تفاوتي با نورون‌هاي موجود در مناطق مشابه مغز انسان دارد. ازاين‌رو، او با فرايد تماس گرفت. ايتژاك فرايد پيش‌گام است در زمينه‌ي روش‌هاي ضبط فعاليت‌هاي تك‌نورورن‌ها در افراد مبتلا به بيماري صرع كه به درمان دارويي پاسخ نمي‌دهند.
آن دسته از بيماران مبتلا به صرع كه به دارو پاسخ نمي‌دهند، از روش درماني ديگري مي‌توانند استفاده كنند. در اين روش، در عمل جراحي تعدادي الكترودهاي كوچك در مغز جاي‌گذاري مي‌شود تا فعاليت عصبي آن ثبت شود و منشأ دقيق حملات عصبي بيمار شناسايي شود. بعد از كاشت الكترودها، بيماران تا زمان دچارشدن به حمله‌ي صرع در بيمارستان بستري مي‌شوند. بعد از وقوع حمله و شناسايي منشأ آن، بيمار دوباره عمل جراحي مي‌شود تا الكترودها و بافت آسيب‌ديده‌ي مغز آن‌ها كه منشأ حملات است، از مغز جدا شود. بااين‌حال، وقتي بيماران مبتلا به صرع منتظر حمله هستند كه ممكن است اين انتظار مدتي طولاني طول بكشد، در برخي از پژوهش‌هاي مربوط‌به فعاليت‌هاي مغزي شركت كند.
الگوهاي مغزي نخستي‌سانان
پاز و فرايد داده‌هاي مربوط‌به فعاليت تك‌نورون‌هاي موجود در نواحي آميگدال و قشر زرد مغز را شناسايي كردند. اين داده‌ها از بيماراني استخراج شدند كه قبلا در مغزشان به‌عنوان بخشي از روند عادي درمان الكترود كاشته شده بود و ازقضا، اين الكترودها در نزديكي نواحي مدانديشه متخصصين پاز و فرايد بود. همچنين، اين بيماران بايد در مطالعات مربوط‌به حافظه نيز شركت مي‌كردند. سپس، اين دو پژوهشگران داده‌هاي بهدستآمده از بيماران را با فعاليت نورون‌هاي مغز ميمون‌هايي مقايسه كردند كه پاز روي آن‌ها مطالعه كرده بود. اين مقايسه از دو بُعد انجام گرفت: شدت و كارآمدي.
اين اطلاعات از حدود ۷۵۰ نورون موجود در نواحي آميگدال و قشر زرد مغز‌هاي ۵ ميمون و ۷ انسان جمع‌آوري شده است. درواقع، اين داده‌ها از توالي‌هاي طولاني متشكل از اوج‌هايي تشكيل شده بودند كه از ارسال سيگنال و حضيض‌ها يا خطوط افقي كه نشانگر نبود فعاليت عصبي يا سكوت سيگنالي ناشي بودند و پس از چند ساعت ثبت فعاليت‌هاي نورونها استخراج شدند.
پژوهشگران داده‌ها را از دو مانديشه متخصصين مطالعه كردند: يكي از اين ويژگي‌ها «شدت» بود كه نورونها يا تعداد تكرار الگوي اوج‌ها آن را به‌صورت سطح هماهنگي كامل يا شبه‌هماهنگي در ارسال سيگنال‌ها تعريف كردند. ويژگي ديگر «كارآمدي» بود كه به‌صورت تعداد تركيب الگوهاي فعاليت‌هاي مغزي تعريف شد.
پژوهشگران دريافتند سيگنال‌هاي نشئت‌گرفته از ناحيه‌ي آميگدال هم در انسان‌ها و هم در ميمون درمقايسه‌با سيگنال‌هاي قشر زرد مغز شدت بيشتري دارند؛ اما سيگنال‌هاي قشر زرد كارآمدتر بودند. سيگنال‌هاي هر دو ناحيه‌ي مغز در انسان‌ها درمقايسه‌با سيگنال‌هاي مغز ميمون‌ها شدت كمتر، اما كارآمدي بيشتري داشتند. درواقع، مي‌توان نتيجه گرفت انسان‌ها شدت سيگنال‌ها را قرباني كارآمدي آن‌ها كرده‌اند.
پاز معتقد است اين موضوع كاملا با عقل جور درمي‌آيد. سيگنال هرچه نيرومندتر باشد، احتمال مبهم‌‌بودن آن يا وقوع اشتباه در دريافت و تفسير آن، كمتر خواهد بود. او مي‌گويد:
اگر ببري را ببينم كه به‌سوي من مي‌آيد، درآن‌صورت مي‌خواهم همه‌ي نورون‌هاي آميگدال مغزم فرياد بزنند كه سريع فرار كن. باوجوداين در گونه‌هاي تكامل‌‌يافته‌تر، مانند نخستي‌سانان، مغز نواحي انعطاف‌پذيرتري مانند كورتكس دارد كه به آن‌ها اجازه مي‌دهد پاسخ‌هاي سنجيده و پيچيده‌تري به محيط‌زيست حيوانات بدهند.
پيامدهاي روان‌پزشكي
برتري ويژگي كارآمدي سيگنال‌هاي مغزي درمقايسه‌با شدت آن‌ها در همه‌ي نخستي‌سانان مشهود است؛ اما اين برتري در يك گونه از آنان برجسته‌تر است: انسان‌ها. انسان‌ها باهوش‌ترند؛ اما مغز آن‌ها خطاپذيرتر است. پاز مي‌گويد شايد توضيح آسيب‌پذيري مغز انسان درباره‌ي اخلالات رواني را بتوان در كورتكس مغز جست‌وجو كرد.
اين يافته‌ي پاز و همكارانش با ديگر انديشه متخصصينيه‌هاي اعصاب و روان هم‌خواني دارد. روبرت نايت، عصب‌شناس متخصص در مهارت‌هاي شناختي از دانشگاه كاليفرنيا در بركلي، درباره‌ي يكي از اين انديشه متخصصينيه‌ها مي‌گويد:
پيش‌ازاين، پژوهشگران انديشه متخصصينيه‌هايي درباره‌ي رابطه‌ي احتمالي بين هماهنگي فعاليت‌هاي عصبي در مغز انسان با احتمال بُروز روان‌پريشي و افسردگي ارائه كرده بودند. اين نوع پژوهش‌ها بسيار مهم‌اند؛ چراكه بيشترِ مطالعات عصب‌شناسان روي حيوانات بر اين فرض استوار بود كه الگوي مركزي فعاليت‌هاي عصبي در گونه‌ها، ازجمله انسان، يكي است.
همچنين، كريستوفر پتكوف، دانشمند علوم اعصاب از دانشگاه نيوكسل در بريتانيا، معتقد است انديشه متخصصينيه‌ي توازن شدت‌كارآمدي فعاليت عصبي بسيار مهم است كه نياز به انجام مطالعات بيشتر در اين زمينه را مي‌طلبد. بااين‌حال، وي مي‌گويد مقايسه‌ي مستقيم داده‌هاي بهدستآمده از مغز انسان و ميمون اشكال ساز است؛ چراكه اطمينان از اين موضوع اشكال است كه اين دو گونه‌ي آزمايش‌شده در زمان جمع‌آوري داده‌ها در حالت ذهني و رواني مشابهي قرار داشته‌اند. باوجوداين، به‌گفته‌ي او انجام چنين مقايسه‌هايي اهميت بسياري دارد.
پاز معتقد است مدت‌زمان ثبت فعاليت‌هاي مغزي در مطالعه‌ي او به‌قدري طولاني بوده است كه مي‌توان از تأثيرها و تفاوتهاي حالت رواني نمونه‌هاي آزمايش‌شده صرف‌انديشه متخصصين كرد. بااين‌حال، پاز مشغول برنامه‌ريزي براي انجام پژوهشي است كه در آن داده‌هاي نورون هنگامي از مغز انسان‌ها و ميمون‌ها استخراج مي‌شود كه هر دو در‌حال‌انجام كارهاي مشتركي باشند؛ ازاين‌رو، هر دو گونه حالات ذهني يكسان، مانند نگراني، خواهند داشت.
سازمان‌دهي اين چنين مطالعاتي روي مغز انسان اشكالات خاص خود را دارد. براي مثال، تعداد افراد واجدشرايط شركت در اين مطالعه در سطح جهان بسيار كم است. در بيماران مبتلا به صرع نيز، جراحان فقط در آن نواحي از مغز الكترود جاي‌گذاري مي‌كنند كه گمان مي‌كنند منشأ شروع حملات صرع باشد. اين نواحي لاخبار تخصصيا در نزديكي آميگدال و قشر زرد مغز نيست؛ ازاين‌رو، اين بيماران براي پژوهش‌هاي پاز مناسب نيستند. فرايد مي‌گويد هرسال فقط ۱۰ تا ۱۵ بيمار از كلينيك او در اين مطالعه شركت مي‌كنند. بيشتر بيماران واجدشرايط شركت در مطالعه با آمادگي كامل به آن ملحق مي‌شوند؛ چون به‌گفته‌ي فرايد، منتظرماندن براي وقوع حمله‌ي صرع در بيمارستان براي آن‌ها خسته‌كننده است. همچنين، آن‌ها مي‌خواهند چيزهاي بيشتري درباره‌ي مغز ياد بگيرند.
مؤسسه‌ي ملي سلامت ايالات متحده‌ي آمريكا پشتوانه‌ي مالي مناسبي براي مطالعات عصب‌شناسي اختصاص داده است و از انجام پژوهش‌ها درباره‌ي مغز انسان تا زماني حمايت مي‌كند كه سلامتي جسمي و رواني آن‌ها به‌خطر نيفتد. باوجوداين، داده‌هاي بهدستآمده از ثبت فعاليت‌هاي تك‌نورون‌ها در بيماران مبتلا به صرع براي درك بهتر خود بيماري نيز اهميت زيادي دارد. اين موضوع را آندرس شولز، متخصص صرع‌شناسي از دانشگاه فرايبورگ آلمان بيان مي‌كند. شولز هم‌اكنون مشغول مطالعه درباره‌ي تأثير بيماري صرع بر توانايي‌هاي ذهني است. او درباره‌ي اهميت مطالعات عصبي مي‌گويد:
درمجموع، هرچه‌بيشتر درباره‌ي مغز انسان ياد مي‌گيريم، گزينه‌هاي ما براي درمان بيماري‌ها بيشتر مي‌شود.
هم انديشي ها