نسیم گیلان - ایسنا / دانشمندان دریافته‌اند که زمان‌بندی دقیق فعالیت الکتریکی در مغز ما، میزان پردازش دنیای اطرافمان را تعیین می‌کند. این دانش جدید می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای چگونگی درک و درمان تمرکز، توجه و حافظه در بیماری آلزایمر و اختلال کم‌توجهی/بیش‌فعالی (ADHD) داشته باشد.
محققان دانشگاه برمن نشان داده‌اند که چگونه یک مسیر منحصر به فرد که در آن نشانه‌های حسی به عنوان سیگنال‌هایی روی امواج ریتم گاما به مرکز پردازش ما منتقل می‌شوند، مسئول توانایی ما در تمرکز روی یک چیز و مسدود کردن تمام صداهای دیگر در طول مسیر هستند.
بازار ![]()
دکتر اریک دربیتز، محقق مغز از دانشگاه برمن، می‌گوید: در محیطی پر از صدا، موسیقی و سر و صدای پس‌زمینه، مغز قادر به تمرکز روی یک صدا است. صداهای دیگر به طور عینی آرام‌تر نیستند، اما در آن لحظه با شدت کمتری درک می‌شوند.
دانشمندان علوم اعصاب مدت‌هاست که در مورد چگونگی عبور مغز از میان سر و صدای دنیای شلوغ برای تمرکز بر آنچه واقعا مهم است، سردرگم هستند. این تحقیق جدید این راز را آشکار می‌کند و نشان می‌دهد که راز نه تنها در میزان قدرت تحریک سلول‌های مغزی، بلکه در زمان تحریک آنها نیز نهفته است. این زمان‌بندی دقیق فعالیت الکتریکی است که با ریتم‌های گامای طبیعی مغز مرتبط است و تعیین می‌کند که آیا اطلاعات به طور روان از یک ناحیه مغز به ناحیه دیگر جریان می‌یابد یا در مسیر دچار اختلال می‌شود. این کشف می‌تواند به توضیح این موضوع کمک کند که چرا توجه در شرایطی مانند اختلال کم‌توجهی /بیش‌فعالی، اسکیزوفرنی و بیماری آلزایمر که همگی فعالیت گامای مختل شده را نشان می‌دهند، دچار تزلزل می‌شود.
دربیتز می‌گوید: تاکنون مشخص نبود که این مکانیسم حیاتی برای بقا در انتخاب اطلاعات مرتبط چگونه کنترل می‌شود. وقتی از خیابان عبور می‌کنید و ناگهان ماشینی ظاهر می‌شود، مغز بلافاصله پردازش خود را روی این قطعه از اطلاعات بصری متمرکز می‌کند. سایر تصورات، مانند تابلوها، رهگذران یا بیلبوردها، در پس‌زمینه محو می‌شوند زیرا توجه ما را منحرف می‌کنند و واکنش ما را کند می‌کنند. تنها از طریق این اولویت‌بندی هدفمند است که می‌توانیم به سرعت واکنش نشان دهیم و اقدام کنیم.
به بیان ساده‌تر، گروه‌های نورونی اغلب فعالیت خود را در الگوهای ریتمیک هماهنگ می‌کنند. تصور می‌شود ریتم‌های گاما که حدود 30 تا 90 بار در ثانیه نوسان می‌کنند، به ویژه برای ارتباط بخش‌های مختلف مغز برای ادراک، توجه و حافظه مهم هستند. تحقیقات پیشین نشان داده بود که وقتی امواج گاما بین مناطق مغز همسو می‌شوند، ارتباط بهبود می‌یابد، اما تاکنون به خوبی درک نشده بود که آیا این هماهنگی باعث اولویت‌بندی هدفمند می‌شود یا صرفاً محصول جانبی تغییرات دیگر است.
برای جداسازی بهتر این عملکرد، محققان فعالیت مغز میمون‌های ماکاک را هنگام انجام یک وظیفه توجه بصری ثبت کردند. اطلاعات بصری از طریق مجموعه‌ای از نقاط بازرسی مغز که به عنوان نواحی V1، V2، V3 و V4 شناخته می‌شوند، جریان می‌یابد و هر مرحله ویژگی‌های پیچیده‌تری را مدیریت می‌کند. در اینجا، گروه بر ناحیه V2 که ویژگی‌های اساسی مانند لبه‌ها و بافت‌ها را مدیریت می‌کند و ناحیه V4 که جنبه‌های پیچیده‌تر اشکال و اشیاء را پردازش می‌کند، متمرکز بود.
محققان با استفاده از ریزتحریک برای تزریق فعالیت‌های شدید مصنوعی فعالیت به V2، زمان این فعالیت‌ها را نسبت به ریتم‌های گاما در V4 اندازه‌گیری کردند. اساسا، آنها می‌خواستند ببینند که آیا سیگنالی که همزمان با ریتم فرا می‌رسد، در پردازش سریع در مغز نسبت به سیگنال‌هایی که ناهماهنگ هستند، کارآمدتر است یا خیر. وقتی تحریک در طول فاز پذیرش چرخه گاما در V4 رخ می‌دهد، فعالیت عصبی و رفتار را تغییر می‌دهد. وقتی خیلی زود یا خیلی دیر می‌رسد، این اثر از بین می‌رود که نشان می‌دهد فاز گاما نه تنها با جریان اطلاعات مرتبط است، بلکه آن را کنترل می‌کند.
دربیتز می‌گوید: سیگنال‌های مصنوعی تنها زمانی بر فعالیت سلول‌های عصبی در V4 تأثیر گذاشتند که در طول یک مرحله کوتاه افزایش، رسیده باشند. اگر همان سیگنال خیلی زود یا خیلی دیر می‌رسید، هیچ تأثیری نداشت. اگر در بازه زمانی حساس می‌رسید، نه تنها فعالیت سلول‌های عصبی، بلکه رفتار حیوانات را نیز تغییر می‌داد: آنها کندتر واکنش نشان می‌دادند و اشتباهات بیشتری مرتکب می‌شدند؛ از این رو می‌توان نتیجه گرفت که سیگنال آزمایشی که حاوی هیچ اطلاعاتی برای کار نبود، به بخشی از پردازش تبدیل شد و بنابراین در انجام کار واقعی اختلال ایجاد کرد.
وی افزود: اینکه آیا یک سیگنال بیشتر در مغز پردازش می‌شود یا خیر، به طور حیاتی به این بستگی دارد که آیا در لحظه مناسب در طول یک مرحله کوتاه افزایش فعالیت سلول‌های عصبی می‌رسد یا خیر. سلول‌های عصبی به طور مداوم کار نمی‌کنند، بلکه در چرخه‌های سریع کار می‌کنند. آنها به طور خاص برای چند میلی‌ثانیه فعال و پذیرا هستند و به دنبال آن یک دوره فعالیت و تحریک‌پذیری کمتر وجود دارد. این چرخه تقریبا هر 10 تا 20 میلی‌ثانیه تکرار می‌شود. تنها زمانی که سیگنال کمی قبل از اوج این مرحله فعال می‌رسد، رفتار نورون‌ها را تغییر می‌دهد.
اساسا، مغز به جای تقویت یکسان همه سیگنال‌ها، از ریتم گاما به عنوان یک دروازه زمان‌بندی استفاده می‌کند. ورودی‌هایی که همزمان با ریتم می‌رسند، تقویت می‌شوند، در حالی که ورودی‌هایی که در لحظه نامناسب می‌رسند، تضعیف یا نادیده گرفته می‌شوند. این مکانیسم زمان‌بندی همان چیزی است که به مغز اجازه می‌دهد صدایی را در یک اتاق پر سر و صدا تشخیص دهد یا روی یک شیء تمرکز کند. هنگامی که ریتم‌های گاما مختل می‌شوند، همانطور که در اختلال بیش‌فعالی/ کم توجهی، اسکیزوفرنی و بیماری آلزایمر مشاهده شده است، سیگنال‌ها ممکن است از ریتم خارج شوند و نتوانند به طور واضح عبور کنند که منجر به توجه و عملکرد ضعیف‌تر حافظه می‌شود.
در مغز افراد مبتلا به اختلال کم توجهی/ بیش فعالی، هماهنگ‌سازی ضعیف گاما ممکن است باعث نقص توجه شود و باعث شود که حذف عوامل حواس‌پرتی دشوارتر شود. در سال 2016، یک مطالعه پیشرفته نشان داد که قرار دادن موش‌های مدل بیماری آلزایمر در معرض نورهای چشمک‌زن 40 هرتز که بعدها با صداها ترکیب شدند، پلاک‌های آمیلوئید را کاهش داده و سلول‌های ایمنی را که به پاکسازی پروتئین‌های سمی کمک می‌کنند، فعال می‌کند. دانشمندان به توسعه تحریک سوسو زدن نور برای القای نوسانات موج گاما در بیماران مبتلا به آلزایمر ادامه داده‌اند.
به طور کلی، این یافته‌های جدید نشان می‌دهند که شناخت با عملکرد خوب ارتباط زیادی با زمان‌بندی دارد. ریتم‌های مغز، ضرب‌آهنگ را تنظیم می‌کنند و اطلاعات زمانی به بهترین شکل جریان می‌یابند که سیگنال‌ها با اوج فعالیت در سلول‌های عصبی همسو باشند. این کشف، دریچه‌ای به سوی توسعه مداخلات جدید برای بهبود توجه و حافظه و همچنین طراحی فناوری رابط مغز و رایانه که پردازش انتخابی و ذخیره‌سازی اطلاعات را افزایش می‌دهد، می‌گشاید.
دربیتز می‌گوید: این نتایج، مبنایی برای توسعه مدل‌های دقیق‌تر مغز فراهم می‌کند. آنها نشان می‌دهند که چگونه اطلاعات قبل از اینکه به ادراک، یادگیری و رفتار منجر شوند، انتخاب و اولویت‌بندی می‌شوند.