مغز انسان

خلیج فارس:هر زمان که فعالانه مشغول انجام کاری هستید (مثلا در باشگاه وزنه‌برداری می‌کنید یا سر امتحان سختی هستید)، بخش‌هایی از مغز شما که برای انجام آن وظایف به آن‌ها نیاز است، فعال می‌شوند. اما آیا زمانی که روی مبل نشسته‌اید و ذهنتان سرگردان است، مغزتان باز هم فعال است؟

به گزارش«خلیج فارس» به نقل از خبرآنلاین، پاسخ مثبت است. آن‌طور که وب‌سایت کوانتا مگزین می‌نویسد، پژوهشگران در طول دو دهه گذشته شبکه حالت پیش‌فرض مغز را تعریف کرده‌اند؛ مجموعه‌ای از مناطق ظاهرا نامرتبط مغز که وقتی کار خاصی انجام نمی‌دهید، فعال می‌شود. کشف این شبکه بینش‌هایی درباره نحوه عملکرد مغز خارج از وظایف تعریف‌شده ارائه کرده است و انگیزه‌بخش انجام پژوهش‌هایی در زمینه‌ی نقش شبکه‌های مغز در مدیریت تجربه درونی ما شده است.

در اواخر قرن بیستم، دانشمندان شروع به استفاده از تکنیک‌های جدید برای تصویربرداری از مغز افراد در حین انجام وظایف کردند. همان‌طور که انتظار می‌رفت، حین انجام وظایف، فعالیت برخی از نواحی مغز افزایش یافت و در کمال تعجب، همزمان فعالیت سایر مناطق مغز کاهش یافت. دانشمندان علوم اعصاب مجذوب این موضوع شده بودند که در طول وظایف مختلف، همان نواحی مغز به‌طور مداوم فعالیت خود را کاهش می‌دهند. گویی این نواحی زمانی فعال می‌شدند که فرد کاری انجام نمی‌داد و وقتی که مغز باید روی عامل بیرونی تمرکز می‌کرد، خاموش می‌شدند.

وقتی کاری انجام نمی‌دهید، شبکه حالت پیش‌فرض مغز فعال می‌شود

پژوهشگران مناطق مذکور را «نواحی ضدوظیفه» نامیدند. وقتی آن‌ها اولین بار شناسایی شدند، مارکوس ریچل، متخصص مغز و اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس گمان کرد که این نواحی ضدوظیفه نقش مهمی در ذهن درحال استراحت دارند.

ریچل در آزمایشی از شرکت‌کنندگان خواست همان‌طور که در دستگاه اسکنر قرار دارند و فعالیت مغزشان اندازه‌گیری می‌شود، چشمان خود را ببندند و اجازه دهند ذهنشان سرگردان شود. او متوجه شد در زمان استراحت که ذهن سرگردان است، نواحی ضدوظیفه انرژی بیشتری نسبت به سایر مغز مصرف می‌کنند. ریچل در مقاله‌ای که سال ۲۰۰۱ منتشر شد، این فعالیت را «حالت پیش‌فرض عملکرد مغز» نامید.

دو سال بعد گروهی از پژوهشگران دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد پس از تولید داده‌هایی با وضوح بالاتر، متوجه شدند این فعالیت ضدوظیفه تعریف‌کننده شبکه‌ای منسجم از نواحی درحال تعامل مغز است که آن را شبکه حالت پیش‌فرض نامیدند.

کشف شبکه حالت پیش‌فرض، کنجکاوی دانشمندان علوم اعصاب را برانگیخت که مغز در نبود وظیفه متمرکز بر بیرون، به چه کاری مشغول است؟

اگرچه برخی از پژوهشگران براین باور بودند که کارکرد اصلی شبکه حالت پیش‌فرض ایجاد تجربه ما از سرگردانی ذهن یا خیال‌بافی در روز است، حدسیات فراوان دیگری نیز وجود داشت: شاید این شبکه جریان‌های آگاهی را کنترل یا خاطرات تجربه‌های گذشته را فعال می‌کرد. در همین حین، اختلال در شبکه حالت پیش‌فرض به‌عنوان ویژگی احتمالی تقریبا تمام اختلالات روانپزشکی و عصبی ازجمله افسردگی، اسکیزوفرنی و آلزایمر مطرح شد.

حالت پیش‌فرض یکی از اولین شبکه‌های مغزی بود که علم آن را توصیف کرد. این شبکه از تعداد انگشت‌شماری از نواحی مغز ازجمله تعدادی از مناطق جلوی مغز (مانند قشر پشتی و شکمی میانی پیش‌پیشانی) و چند منطقه پراکنده در کل مغز (مانند قشر سینگولیت خلفی، پرکونئوس و شکنج زاویه‌دار) تشکیل شده است. این مناطق با حافظه، تکرار تجربه در ذهن، پیش‌بینی، سنجش عمل، پاداش/تنبیه و یکپارچه‌سازی اطلاعات ارتباط دارند (قسمت‌های رنگی تصویر زیر برخی از نواحی بیرونی مغز را نشان می‌دهد که هنگام مشغولیت شبکه حالت پیش‌فرض فعال می‌شوند).

از زمان کشف شبکه حالت پیش‌فرض، دانشمندان علوم اعصاب تعداد انگشت‌شماری از شبکه‌های مجزای دیگر را شناسایی کرده‌اند که هریک مناطق به ظاهر متفاوتی از مغز را فعال می‌کنند. مناطق فعال به‌طور مستقل عمل نمی‌کنند، بلکه با یکدیگر هماهنگی دارند. ریچل گفت: «در شبکه مغز، نواحی انفرادی برای ایجاد اثراتی که فقط با هم می‌توانند تولید کنند، با هم تعامل دارند.»

طبق پژوهش‌های انجام‌شده، اثرات شبکه حالت پیش‌فرض شامل سرگردانی ذهن، یادآوری تجربیات گذشته، تفکر درمورد حالات ذهنی دیگران، تصور آینده و پردازش زبان است. درحالی‌که ممکن است همچون مجموعه متفرقه‌ای از جنبه‌های نامرتبط شناخت به‌نظر برسد، وینود منون از دانشگاه استنفورد اخیرا این نظریه را مطرح کرد که همه این عملکرد‌ها ممکن است در ایجاد روایت درونی مفید باشند. به نظر او، شبکه حالت پیش‌فرض به شما کمک می‌کند درباره خود و دیگران فکر کنید، تجربه‌های گذشته خود را به خاطر آورید و سپس همه را به شکل یک روایت منسجم درآورید.

مارکوس ریچل عصب‌شناس در سال ۲۰۰۱ شبکه‌ای از فعالیت مغز را شناسایی کرد که هنگام سرگردانی ذهن فعال می‌شود و آن را حالت پیش‌فرض عملکرد مغز نامید.

شبکه حالت پیش‌فرض پیچیده است و در فرایند‌های بسیار مختلفی شرکت دارد که نمی‌توان به خوبی آن‌ها را توصیف کرد. لوسینا اودین، دانشمند علوم اعصاب از دانشگاه کالیفرنیا لس آنجلس می‌گوید: «احمقانه است که فکر کنیم این یک ناحیه از مغز است که فقط یک کار انجام می‌دهد.»
شبکه‌های مختلف مغز به روش‌های معناداری با هم تعامل دارند

اودین شروع به مطالعه شبکه حالت پیش‌فرض کرد، زیرا به موضوع شناختن خود علاقمند بود و به‌نظر می‌رسید بسیاری از وظایف شناختن خود مانند شناسایی چهره یا صدای خود به آن شبکه ارتباط دارند. او در سال‌های اخیر، توجه خود را به تعاملات میان شبکه‌های مغز معطوف کرده است. اودین می‌گوید همان‌طور که نواحی مختلف مغز با هم تعامل دارند تا شبکه‌ها را ایجاد کنند، شبکه‌های مختلف نیز به روش‌های معناداری با هم تعامل دارند. او به خصوص به نحوه تعامل شبکه حالت پیش‌فرض با شبکه برجسته مغز علاقه‌مند است. پژوهش‌های او نشان می‌دهد شبکه برجسته تشخیص می‌دهد چه زمانی توجه به چیزی مهم است و سپس به عنوان کلید خاموشی برای شبکه حالت پیش‌فرض عمل می‌کند.

پژوهشگران همچنین بررسی کرده‌اند که آیا اختلالات سلامت روان مانند افسردگی می‌تواند با مشکلات شبکه حالت پیش‌فرض ارتباط داشته باشد. تاکنون یافته‌ها نتیجه قطعی حاصل نکرده است. برای مثال، برخی از پژوهشگران دریافته‌اند در افراد مبتلا به افسردگی گره‌های شبکه اتصال بیش از حدی با هم دارند، درحالی‌که دیگران نتیجه برعکس را پیدا کرده‌اند و می‌گویند در این افراد گره‌ها به خوبی متصل نشده‌اند.

در برخی از مطالعات نشان داده شده است که در افراد مبتلا به افسردگی خود شبکه حالت پیش‌فرض غیرعادی نیست، بلکه تعامل آن با شبکه‌های دیگر غیرعادی است. این یافته‌ها ممکن است متناقض به‌نظر برسند، اما با نتایج اخیر همخوانی دارند که نشان می‌دهد افسردگی شاید مجموعه‌ای از اختلالات مختلف باشد که با علائم مشابهی ظاهر می‌شود.

در همین حال، منون نظریه شبکه سه‌گانه را مطرح کرده است. طبق این نظریه، تعاملات ناهنجار بین شبکه حالت پیش‌فرض، شبکه برجسته و شبکه سومی به نام شبکه فرونتو پاریتال (پیشانی-آهیانه‌ای) می‌تواند در ایجاد اختلالات سلامت روان ازقبیل اسکیزوفرنی، افسردگی، اضطراب، زوال عقل و اوتیسم نقش داشته باشد.

در حالت معمول، زمانی که فرد به محرک خارجی توجه می‌کند، فعالیت شبکه حالت پیش‌فرض کاهش پیدا می‌کند و همزمان فعالیت دو شبکه دیگر زیاد می‌شود. منون مشکوک است که آیا ممکن است تعامل بین شبکه‌ها در افراد مبتلا به اختلالات روانی یا رشد نسبت به حالت طبیعی متفاوت باشد یا خیر.

دینا بارچ که در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس نوروبیولوژی بیماری‌های روانی را بررسی می‌کند، مجذوب تئوری شبکه سه‌گانه است. او می‌گوید بررسی نحوه ارتباط بین شبکه‌ها در افراد مبتلا به اختلالات روانی می‌تواند به پژوهشگران کمک کند مکانیسم‌های پشت صحنه را پیدا کنند و دست به به ابداع درمان بزنند. اگرچه او فکر نمی‌کند تعاملات شبکه به تنهایی بتواند بیماری روانی را به طور کامل توضیح دهد.

درک فعلی ما از شبکه حالت پیش‌فرض مطمئنا نقطه پایانی آن نیست. از زمان کشف شبکه مذکور، دانشمندان چارچوب فکری خود را تغییر داده‌اند و فراتر از مسئولیت‌های بخش‌های انفرادی مغز، به اثرات تعاملات بین شبکه‌های مغز نیز پرداخته‌اند.

با توجه به یافته‌هایی که حاصل شده است، اکنون می‌دانیم حتی وقتی درحال رویاپردازی هستیم یا ذهنمان سرگردان است، مغزمان همچنان به شدت درحال فعالیت است.

خلیج فارس:این دستاورد می‌تواند به یافتن درمانی برای اختلالات عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون کمک کند.

به گزارش«خلیج فارس» به نقل از خبرآنلاین؛محققان دانشگاه ویسکانسین مدیسن آمریکا برای اولین‌بار بافت مغز انسان را با پرینت سه‌بعدی تولید کردند. این دستاورد می‌تواند به یافتن درمانی برای اختلالات عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون کمک کند. همچنین روش جدید تولید این بافت مغزی به تجهیزات چاپ زیستی خاصی نیاز ندارد. علاوه‌براین، سالم نگه داشتن این بافت آسان است و می‌توان آن را با میکروسکوپ و سایر تجهیزات مطالعه کرد.

براساس گزارش دیجیاتو، براساس مقاله منتشرشده در Cell Stem Cell، محققان در روشی جدید و با استفاده از تجهیزات مرسوم چاپ زیستی توانستند بافت عصبی مغز را بسازند. در این بافت همانند یک مغز واقعی، نورون‌ها می‌توانند رشد کنند و به یکدیگر متصل شوند. درواقع مزیت اصلی دستاورد جدید محققان این است که آن‌ها می‌توانند تقریباً هر نوع نورون را در هر زمان تولید کنند و سپس آن‌ها را تقریباً به هر شکلی که مایل هستند کنار هم قرار دهند.

تولید بافت مغزی با استفاده از پرینت سه‌بعدی

پرینت سه‌بعدی زیستی پتانسیل زیادی برای ایجاد بافت‌های مختلف بدن انسان دارد که در برخی موارد حتی می‌توان آن‌ها را در بدن قرار داد. از دستاورد جدید محققان می‌توان برای مطالعه نحوه ارتباط نورون‌ها با یکدیگر، به‌عنوان مثال در بافت‌های متأثر از آلزایمر، استفاده کرد. این بافت همچنین می‌تواند برای ارزیابی داروهای جدید مورد استفاده قرار گیرد.

در مطالعات عصب‌شناختی معمولاً وقتی پژوهشگران بخواهند مغز را بررسی کنند، تنها به قسمتی از آن می‌پردازند، اما مغز به این صورت عمل نمی‌کند، چراکه ساختاری پیوسته دارد و نمی‌توان قسمتی از آن را از دیگری جدا کرد. حالا با استفاده از چنین بافت مصنوعی می‌توان جامع‌تر به مطالعه عصب‌ها و کارکرد مغز در شرایط گوناگون پرداخت.

پیش‌ازاین، چاپ بافت مغز انسان فاقد اتصالات مناسب بین سلول‌ها بوده است. محققان در این پژوهش با استفاده از ژل «جوهر زیستی» توانستند بافتی نرم تولید کنند تا نورون‌ها بهتر بتوانند به یکدیگر متصل شوند و رشد کنند. همچنین میزان نرم‌بودن این بافت به حدی نیست که از هم بپاشد، از سویی آنقدر نیز سخت نیست که اجازه رشد را به نورون‌ها ندهد.