اطلاعات مغزی تنها از کانون‌های نورونی خاصی جریان می‌یابند | اتاق خبر
کد خبر: 312451
تاریخ انتشار: 7 بهمن 1394 - 13:44
نورون‌ها به عنوان گذرگاه‌های اطلاعات مغزی شناخته می‌شوند. به تازگی محققان دریافته‌اند که دسته‌ای از نورون‌ها در بخش‌های خاصی از مغز انسان مقدار بیشتری از سیگنال‌ها را از خود عبور می‌دهند و به عبارتی ترافیک بیشتری در آنها جریان دارد.

اتاق خبر - این پدیده ممکن است در یافتن سازوکارهای مرتبط با برخی بیماری‌ها همچون آلزایمر مفید باشد. در تصویر فوق، خطوط غیرخاکستری از بالا به پایین به ترتیب ۸۰، ۷۰ و ۶۰ درصد کل ترافیک صورت گرفته در یک نمونه‌ی مورد بررسی از بخش لایه‌ی بیرونی مغز را به خود اختصاص داده‌اند.

همانند گذرگاه‌هایی که برای رفت‌و‌آمدهای هوایی روی کره‌ی زمین در نظر گرفته شده و اغلب سفرهای هوایی از کانون‌های خاصی انجام می‌شود، بخش عمده‌ی اطلاعات مغزی هم از طریق مسیرهای مشابهی در بدن انسان انجام می‌گیرد. این پدیده در واقع یافته‌ی جدیدی است که دانشمندان دانشگاه ایندیانا به آن دست یافته‌اند.

بر اساس یک بررسی جدید که در ۱۹ ژانویه در مجله‌ی نوروساینس انتشار یافت، پی برده شده است که ۷۰ درصد اطلاعات بخش لایه‌ی بیرونی مغز (cortical) تنها از طریق ۲۰ درصد نورون‌های این ناحیه عبور می‌کنند. سانی نیگام (Sunny Nigam) داوطلب دکترای کالج بلومینگتون در دپارتمان فیزیک به عنوان سرپرست این گروه پژوهشی در این رابطه می‌گوید:

یافتن این زیرمجموعه‌ی کوچک اما سرشار از اطلاعات از نورون‌ها در بخش‌های بیرونی مغز، این احتمال را میسر می‌کند که ممکن است زیرمجموعه‌ی مذکور در برقراری ارتباط، یادگیری و حافظه نقش داشته باشد.

دانشمندان همچنین گزارش کرده‌اند این کانون‌های نورونی پرترافیک می‌توانند نقش اساسی را در تشخیص سلامت مغزی ایفا کنند. این نوع از شبکه‌های پربازده در مقابل اختلالات آسیب‌پذیرتر هستند؛ چون ساختار آنها به گونه‌ای است که تعداد کمی از نورون‌های مغزی به عنوان عوامل اساسی برای ساختار مغزی خواهند بود و یک شکستگی نسبتا کوچک در یک جزء ممکن است باعث اخلال در کل سیستم شود. جان ام. بگز (John M. beggs) یکی از اعضای این گروه از دانشگاه ایندیانا در این مورد می‌گوید:

به نظر می‌رسد که مغز بازده‌ و کارامدی را به آسیب‌پذیری ترجیح می‌دهد. این کار پژوهشی علاوه بر اینکه به ما در تشخیص چگونگی پردازش اطلاعات در لایه‌ی بیرونی کمک می‌کند، همچنین می‌تواند درباره‌ی چگونگی پاسخ مغز به بیماری‌های زوال نورونی که روی شبکه‌ی خود تاثیر می‌گذارند هم اطلاعات جالبی بدهد.

اگر نرخ‌های سوخت‌وساز این نورون‌های کانونی باعث آسیب پذیری بیشتر آنها شود، در این صورت برای نمونه می‌توانیم بگوییم که آسیب حاصله به گونه‌ای خواهد بود که نورون‌ها در آن از بین می‌روند و برای مثالی از این دست می‌توانیم به بیماری آلزایمر اشاره کنیم.

وجود نورون‌هایی که اکثریت اطلاعات بخش لایه‌ی بیرونی در مغز را حمل می‌کنند پیش از این هم توسط اولاف اسپورنز (Olaf Sporns) از دانشگاه ایندیانا نشان داده شده بود که وی در حال حاضر هم یکی از همکاران این پژوهش است. اما در بررسی جدید برای نخستین بار نشان داده شده که نوعی از سازوکار دینامیکی مشابه در ارتباط با نواحی بیرونی مغز یا به عبارتی ریزساختارها (micro-structure) وجود دارد. همچنین برای نخستین بار میزان فعالیت‌های شمار زیادی از نورون‌های این نواحی خاص، اندازه‌گیری و سنجش شد.

دانشمندان دانشگاه ایندیانا برای انجام این بررسی، پیام‌های عصبی الکتریکی بیش از ۵۰۰ نورون را از بخش سوماتوسنسوری (somatosensory) لایه‌ی بیرونی ثبت کردند و با بررسی این رکوردها مشاهده کردند که به طور شگفت‌انگیزی حجم بالایی از ترافیک اطلاعات از طریق ناحیه‌ی نسبتا کوچکی انجام شده است. گفتنی است که این بخش فعالیت‌های مربوط به حس لمسایی را کنترل می‌کند.

دانشمندانی از دانشگاه ایندیانا متشکل از زمینه‌های فیزیک، علوم داده‌ها، علوم عصبی و علوم روانشناسی و علوم مغزی با استفاده از ترکیب داده‌های به دست آمده از فناوری تصویرسازی با رزلوشن بالا توانستند جریان‌های اطلاعاتی ورودی و خروجی از نورون‌های زنده را نمایان کنند. گفتنی است که تصویرهای گفته شده از طریق شبیه‌سازی‌های پیچیده‌ی کامپیوتری بیوفیزیکی مغزی به دست آمده بودند. نیگما می‌گوید:

این برای نخستین بار است که در یک پژوهش چنین شمار عظیمی از نورون‌ها را با اینچنین رزلوشن فوق‌العاده‌ای تلفیق می‌کنند. در نتیجه ما می‌توانیم جهت ارتباط‌های ایجاد شده بین نورون‌ها را هم آشکارسازی کنیم و به این ترتیب با در نظر گرفتن اتصالات موجود در لایه‌ی بیرونی مغز به یک نقشه‌ی انتقالی از این لایه دست یابیم.

آزمایش‌های این پژوهش در بافت‌های نمونه و زنده روی موش‌ها انجام شدند. اما نشان داده شده است که بخش‌های بیرونی با برخی نواحی پرترافیک در پستانداران پیچیده‌تر هم وجود دارند که انسان‌ها هم از آن دسته‌اند. بررسی دانشگاه ایندیانا نخستین پژوهشی است که رفتار این بخش‌ها را در مقیاس تک‌نورون‌ها مورد واکاوی قرار می‌دهد. با این حال گفتنی است که پیش از این چنین کار مشابهی روی کرم‌ها انجام گرفته بود.

نیگما همچنین اضافه کرد که درک و دریافت ما درباره‌ی چگونگی کار مغز در نگهداری مطلوب روند ترافیکی میان نورون‌های سرشار از اطلاعات و نورن‌های کم‌کارتر باعث خواهد شد تا زمینه‌ی رازگشایی از نورون‌ها کانونی در گام‌های بعدی فراهم شود. او می‌گوید:

اگر ما بخواهیم به چگونگی کار این نوع نورون‌ها در حفظ اطلاعات در مغزمان پی ببریم، باید در وهله‌ی اول درباره‌ی نحوه‌ی برهم‌کنش و همکاری آنها با همدیگر اطلاعات بیشتری به دست آوریم.

منبع: زومیت

کلید واژه ها :
نظرات
ADS
ADS
پربازدید