کشف اسرار مغز انسان: مهمترین یافتههای علمی در ۵۰ سال اخیر
مقدمه: سفر علمی به درون مغز انسان
از دیرباز، بشر همواره با دو پرسش اساسی مواجه بوده است: “ما که هستیم؟” و “چه هستیم؟”. این پرسشها به دو حوزه متمایز تقسیم میشوند: شرایط فلسفی، اجتماعی و تاریخی از یک سو، و شرایط آناتومیک، بیولوژیک، نورولوژیک، نوروماسکولار و فیزیولوژیک از سوی دیگر.
این پرسشها و حوزههای مطالعاتی در نهایت منجر به ظهور دورههای خاصی از تاریخ شد که یکی از برجستهترین آنها “عصر روشنگری” نام گرفت. این دوره با پرسشگری مداوم همراه بود و در نهایت به توسعه روش علمی تحقیق انجامید که تأثیری عمیق بر تمامی جنبههای جامعه گذاشت (لوزار، ۲۰۱۳؛ ولز، ۲۰۱۵). این مقاله به بررسی پیشرفتهای تحقیقات مغز از سال ۱۹۰۰ تا ۲۰۱۳ میپردازد.
یادگیری و حافظه: کشفیات سال ۱۹۰۰
در سال ۱۹۰۰، گئورگ مولر، استاد دانشگاه گوتینگن، به همراه دانشجویش آلفونز پیلزکر، کشف مهمی انجام دادند. آنها استدلال کردند که عمل یادگیری به خودی خود بلافاصله منجر به تشکیل حافظه پایدار نمیشود (لکنر و همکاران، ۱۹۹۹).
تشکیل حافظه پس از یادگیری فعال نیازمند زمان و تلاش اضافی است تا در “بانک حافظه” مغز تثبیت و ذخیره شود. با این حال، به دلیل این تأخیر زمانی، مولر و پیلزکر معتقد بودند که حافظه و یادگیری در برابر هرگونه اختلالی آسیبپذیر هستند (لکنر و همکاران، ۱۹۹۹).
آنها همچنین نشان دادند که در سطح میکرونورولوژیک، فعالیت عصبی با یادگیری مرتبط است. این ارتباط عصبی فعال باید بلافاصله رخ دهد و تداوم یابد تا تشکیل حافظه و امکان یادگیری محقق شود (لکنر و همکاران، ۱۹۹۹).
فرضیه تثبیت-پشتکار: ۱۹۰۰
مولر و پیلزکر در سال ۱۹۰۰ فرضیه تثبیت-پشتکار را معرفی کردند (دیوار و همکاران، ۲۰۰۷). این فرضیه پیشنهاد میکند که تشکیل خاطرات جدید در مرحله اولیه شکننده، ناپایدار و حتی بیثبات است. این مرحله زمانی است که خاطرات جدید در حافظه کوتاهمدت (که به آن حافظه کاری نیز میگویند) قرار دارند.
برای مقابله با این شکنندگی عصبی و شناختی، مولر و پیلزکر توضیح دادند که فرآیندی به نام “تثبیت-پشتکار” باید اتفاق بیفتد. این فرآیند شامل فعالیت ذهنی مستمری است که نورونها را فعال میکند. این فعالسازی نورونها در سطح عصبی به تقویت، تثبیت و استحکام حافظه بلندمدت و توانایی یادگیری کمک میکند (دیوار و همکاران، ۲۰۰۷).
پاتولوژیهای گلیال: ۱۹۱۰ و ۱۹۲۱
در سال ۱۹۱۰، آلویس آلزایمر و فرانتس نیسل یافتههای خود درباره پاتولوژیهای گلیال در مغز را توصیف و منتشر کردند. این پاتولوژیهای شناسایی شده بعدها به نام بیماری آلزایمر شناخته شدند. در سال ۱۹۲۱، عصبشناس پیو دل ریو هورتگا ویژگیهای توصیفی الیگودندروگلیا (که معمولاً به آن الیگودندروسیت میگویند) را منتشر کرد. این سلولهای گلیال در سیستم عصبی مرکزی مغز و نخاع قرار دارند (گیل و بایندر، ۲۰۰۷).
هورتگا همچنین به کشف میکروگلیا شهرت دارد و بر فواید نورولوژیک و پاتولوژیهای مرتبط با آن، به ویژه در ارتباط با بیماری آلزایمر و احتمالاً زوال عقل تأکید کرده است (رضایی، ۲۰۰۷).
تحقیقات نشان میدهد که نقش اصلی میکروگلیا پاسخ فوری به هرگونه پاتولوژی وارد شده به محیط داخلی بدن است. این پاسخ سریع میکروگلیا مفید است زیرا بقایای بیولوژیک را حذف میکند و به بدن کمک میکند تا در بهینهترین حالت ممکن عمل کند (نومان و همکاران، ۲۰۰۹؛ ویک و همکاران، ۲۰۱۱). با این حال، هنوز مشخص نیست که چرا میکروگلیا در ایجاد بیماری آلزایمر نیز نقش دارد (گبیکه-هارتر و همکاران، ۱۹۹۸؛ گرمان و همکاران، ۱۹۹۵؛ کور و همکاران، ۲۰۰۱؛ رضایی، ۲۰۰۷).
شناسایی آستروسیتها: ۱۹۱۳
بر اساس گزارش سوورئا و بوسکا (۲۰۱۳)، در سال ۱۹۱۳ سانتیاگو رامون ای کاخال با توسعه یک تکنیک رنگآمیزی با استفاده از کلرید طلا-سوبلیمات، از این فرآیند برای شناسایی آستروسیتها استفاده کرد. این فرآیند به کاخال این امکان را داد تا ثابت کند که آستروسیتها نه تنها از سلولهای گلیال شعاعی منشأ میگیرند، بلکه نشان داد که سلولهای شعاعی در مغز بزرگسالان نیز قادر به تقسیم هستند.
انعطافپذیری عصبی: ۱۸۸۸ تا ۱۹۴۸
تحقیقات نشان میدهد که در مورد “انعطافپذیری عصبی”، زیگموند فروید در سال ۱۸۸۸ حدس زد که “وقتی دو نورون به طور همزمان شلیک میکنند، این شلیک همزمان منجر به یک ارتباط مداوم بین این دو نورون میشود” (دویدج، ۲۰۱۰، ص ۲۲۳). فروید این پدیده را “قوانین ارتباط از طریق همزمانی” نامید (دویدج، ۲۰۱۰، ص ۲۲۳). این ایده بعدها به قانون هب معروف شد.
علاوه بر این، فروید در سال ۱۸۹۵ “پروژهای برای روانشناسی علمی” را تکمیل کرد (دویدج، ۲۰۱۰، ص ۲۲۳). این مطالعه که هنوز هم به دلیل ظرافتش مورد احترام است، دورهای بود که فروید شروع به پیشنهاد انعطافپذیری عصبی کرد و همچنین “چند سال قبل از سر چارلز شرینگتون، سیناپس را پیشنهاد داد” (دویدج، ۲۰۱۰، ص ۲۲۳). شرینگتون بعدها در سال ۱۹۳۲ به همراه همکارش ادگار داگلاس آدریان، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را برای تحقیقات نوروساینس خود دریافت کرد (مولنار و براون، ۲۰۱۰؛ تسکی، ۲۰۱۲).
تحقیقات همچنین نشان میدهد که اصطلاح “انعطافپذیری” ممکن است در ابتدا توسط ویلیام جیمز در سال ۱۸۹۰ به کار رفته باشد، نه فروید در ۱۸۸۸. با این حال، برخی تحقیقات نیز نشان میدهند که سانتیاگو رامون ای کاخال در سال ۱۸۹۴ این اصطلاح را برای توصیف مغز معرفی کرد. گفته میشود کاخال این واژه را از یونانی به معنای “قابل قالبگیری” اقتباس کرده است (گرینفیلد، ۲۰۱۴، ص ۵۷).
در ادامه این توسعه تاریخی، تحقیقات نشان میدهد که نوروفیزیولوژیست یرژی کونورسکی در سال ۱۹۴۸ به طور رسمی از اصطلاحات “انعطافپذیری عصبی” و “انعطافپذیری مغز” استفاده کرد، زمانی که پیشنهاد داد مغز انعطافپذیر است و به طور دائمی ثابت نیست (آرواسمیت-یانگ، ۲۰۱۲؛ زیلینسکی، ۱۹۸۵، ۲۰۰۶).
نورونهایی که با هم شلیک میکنند، با هم ارتباط برقرار میکنند: ۱۹۴۹
دونالد هب، نوروسایکولوژیست، با این جمله معروف شناخته میشود: “نورونهایی که با هم شلیک میکنند، با هم ارتباط برقرار میکنند” (دویدج، ۲۰۱۰، ص ۲۲۳؛ هب، ۱۹۴۹). با این حال، همانطور که اشاره شد، این ایده به تحقیقات فروید در سال ۱۸۸۸ نیز مرتبط است.
نوروژنز در بزرگسالان: ۱۹۶۲
این تحقیقات مستمر در نهایت منجر به تأسیس مفهوم نوروژنز در بزرگسالان توسط آلتمن (۱۹۶۲) شد و توسط آلتمن و داس در سال ۱۹۶۵ تأیید شد. آنها شواهدی یافتند که نشان میداد نوروژنز در مغز موشهای بالغ اتفاق میافتد، اگرچه نه به سرعت جوندگان جوان. با این حال، حتی با کاهش سرعت این فرآیند با افزایش سن، نوروژنز در طول بزرگسالی ادامه مییابد (آلتمن و داس، ۱۹۶۵).
مطالعه نوروژنز انسان در سال ۱۹۹۸ توسط اریکسون
اریکسون و همکارانش در سال ۱۹۹۸ بررسی کردند که آیا نوروژنز در مغز انسانهای بالغ اتفاق میافتد یا خیر، به ویژه در مناطقی که قبلاً در مغز جوندگان و میمونهای بالغ شناسایی شده بود. در این تحقیق، اریکسون و همکاران (۱۹۹۸) اجازه دسترسی به بافت مغزی انسان پس از مرگ را دریافت کردند. تحقیقات آنها نشان داد که نورونهای جدید (از طریق فعالیت سلولهای پیشساز تقسیمشونده) در گیوروس دندانهدار تشکیل میشوند.
با این حال، علیرغم این یافته، اریکسون و همکاران (۱۹۹۸، ص ۱۳۱۵) نتوانستند ثابت کنند که این سلولهای تازه تولیدشده در بافت مغزی انسان هرگز در مغز انسان بالغ از نظر عملکردی فعال بودهاند.
مطالعه آنها به این نتیجه رسید که “همانند جوندگان، نوروژنز در گیوروس دندانهدار انسان در طول زندگی ادامه مییابد” (اریکسون و همکاران، ۱۹۹۸، ص ۱۳۱۵). این بدان معناست که برای افراد مسن ضروری است که با شرکتها، سازمانها و خود جامعه فعال باقی بمانند.
تحقیقات معاصر درباره انعطافپذیری مغز: ۲۰۱۳
تحقیقات مغز اکنون به نقطهای پیشرفت کرده است که دو تا از بزرگترین پروژههای تحقیقاتی جهان در سال ۲۰۱۳ به مغز اختصاص یافتهاند. این پروژهها شامل ابتکار “تحقیقات مغز از طریق فناوریهای عصبی نوآورانه پیشرفته” (BRAIN) آمریکا است که در سال ۲۰۱۳ در ایالات متحده راهاندازی شد (کوروشتز و همکاران، ۲۰۱۸)، و پروژه “مغز انسان” اتحادیه اروپا که آن نیز در سال ۲۰۱۳ آغاز به کار کرد.
