کشف الگوی یکسان در شبکه‌ ارتباطات مغز موش‌ها، حشرات، انسان‌ها و دیگر گونه‌های جانوری

یک بررسی جدید بر پایه مدل‌سازی نشان می‌دهد که ارتباطات کلیدی در مغز گونه‌های مختلف جانوری احتمالا به طور یکسان شکل می‌گیرد. به گزارش لایوساینس، ارتباطات فوق‌العاده قوی بین نورون‌های مغز موش، حشره یا کرم با یک اصل یکسان پیش می‌روند و براساس پژوهشی که انجام شده، در همه گونه‌ها، صرف‌نظر از اینکه چگونه باشند، سازوکاری جهانی و کلی وجود دارد که زیربنای چگونگی شکل‌گیری شبکه‌های مغزی است.

تعداد سلول‌های عصبی مغز جانوران مختلف بسیار متفاوت است. در کرم، ممکن است این تعداد بالغ بر صدها نورون باشد و در انسان به ده‌ها میلیارد (حدود ۸۵ میلیارد نورون) برسد. مغز ۱.۵ کیلوگرمی انسان در مقایسه با مغز نزدیک‌ترین خویشاوندان ما یعنی میمون‌های بزرگ، حدود سه برابر بزرگ‌تر است؛ اما واقعیت این است که مغز انسان بین جانداران بزرگ‌ترین مغز محسوب نمی‌شود و در مقایسه با مغز حدود چهار تا پنج کیلویی فیل یا مغز حدود ۹ کیلویی وال چندان هم بزرگ نیست. در واقع، نکته این است که توانایی‌های شناختی انسان به دلیل تعداد نورون‌ها در قشر مغز است و نه اندازه مغز.

نورون‌ها با یکدیگر ارتباطاتی به نام سیناپس تشکیل می‌دهند که اطلاعات را به شکل سیگنال‌های الکتریکی از یک ناحیه مغز به ناحیه‌ای دیگر منتقل می‌کند. این ارتباطات کنار هم شبکه‌ای را تشکیل می‌دهند که جانوران را قادر می‌کند اطلاعات مربوط به جهان پیرامونشان را پردازش کنند.

این شبکه انعطاف‌پذیر و همواره در حال تغییر و تنظیم مجدد است. برخی از اتصالات بین نورون‌ها به‌نسبت ضعیف‌اند و از این رو به‌راحتی شکسته و با اتصالات دیگر جایگزین می‌شوند، در حالی که برخی نیز اتصالات فوق‌العاده قدرتمندی به شمار می‌روند. این پیوندهای قوی با نام اتصالات «دُم‌سنگین» شناخته می‌شوند و در مقایسه با اتصالات ضعیف‌تر که تعداد آن‌ها در مغز بسیار بیشتر است، در کنترل فرایندهای شناختی اصلی مانند یادگیری و حافظه نقش بیشتری دارند.

با این حال، نویسندگان این مقاله که روز چهارشنبه ۱۷ ژانویه در مجله نیچر فیزیکس (Nature Physics) منتشر شد، می‌گویند هنوز مشخص نیست این پیوندهای قوی از طریق اصول ساده و شناخته‌شده سازماندهی شبکه شکل گرفته‌اند یا از طریق سازوکارهایی که مختص گونه‌های جانوری به شمار می‌روند.

دانشمندان در این مقاله می‌گویند که نقشه‌های سیم‌کشی بین نورون‌ها یعنی کانکتوم را بر اساس مغز موش‌، مگس‌ میوه‌ و دو گونه کرم تجزیه‌وتحلیل کرده‌اند. کانکتوم به عنوان شبکه سیم‌کشی مغز انسان شناخته می‌شوند که در آن، ارتباطات مولکولی میان نورون‌ها برقرار است. از این رو، اگر مغز را به یک دستگاه الکتریکی تشبیه کنیم، آکسون‌ها و دندریت‌ها در آن سیم‌های دستگاه محسوب می‌شوند و اجسام عصبی نیز اجزای آن به شمار می‌روند.

به گفته دانشمندان، نقشه‌برداری از ارتباطات ساختاری و عملکردی مغز به آن‌ها امکان می‌دهد تغییرات در سیستم عصبی هر فرد را به منظور بررسی رفتاری و شناختی آن، تحلیل کنند.

پژوهشگران می‌افزایند هنگامی که یک نورون به‌طور مکرر نورون دیگری را از طریق پیام‌های شیمیایی فعال می‌کند، ارتباط میان دو سلول قوی‌تر می‌شود. این اصل اساسی زیربنای نحوه یادگیری و شکل‌گیری خاطرات است. به گفته دانشمندان، بررسی این اصل کلی در شبکه ارتباطی مغز در گونه‌های مختلف می‌تواند به آن‌ها کمک کند تا ساختار و عملکرد مغز در بسیاری از جانوران، از جمله انسان، را بهتر درک کنند.

این یافته‌ها همچنین می‌توانند به ما کمک کنند تا از چگونگی ایجاد انواع اتصالات در مغز انسان و چگونگی بهبود مغز پس از آسیب‌ها درک بهتری داشته باشیم.