جی.پی.اس مغز تحت تاثیر شکل محیط پیرامون
سیناپرس: آنها دریافتند الگوهای ایجاد شده توسط سلول‌های شبکه مغز که هدایت و موقعیت‌یابی را بر عهده دارند، توسط شکل محیط اطراف تغییر می‌کنند و بر خلاف نظریه‌های پیشین الگوهای شبکه یک متریک جهانی برای سیستم جی.پی.اس مغز جهت اندازه‌گیری مسافت نیست.
تشخیص دادن موقعیت مکانی و توانایی جهت‌یابی برای بقای انسان ضروری است. تشخیص موقعیت به انسان در درک مکان خود در محیط اطراف کمک می‌کند. در هنگام جهت‌یابی، تشخیص موقعیت با حس فاصله‌سنجی مرتبط می‌شود و اطلاعات قبلی از موقعیت نیز نقش خود را ایفا می‌کنند.
به گفته پژوهشگران دانشگاه کالج لندن الگوهای ایجاد شده توسط سلول‌های شبکه مغز، که تصور می‌شود هدایت و موقعیت‌یابی را بر عهده دارند، توسط شکل محیط اطراف تغییر می‌کنند. لذا بر خلاف تصور گذشته الگوهای شبکه یک متریک جهانی برای سیستم جی.پی.اس مغز جهت اندازه‌گیری مسافت نیست.
برنده جایزه نوبل پزشکی 2014 در یک کشف جدید با همکاری تعدادی از پژوهشگران نظریه نوبلی خود را نقض کرد.
سلول‌های شبکه مغز به نظر می‌رسند که نقشه داخلی محیط اطراف را توسط سیگنال دهی متناوب در مغز تشکیل دهند. نقشه داخلی محیط پیرامون به ایجاد یک «الگوی شبکه‌ای» منجر می‌شود که به حرکت حیوانات و مسیریابی آنها، حتی در تاریکی کمک می‌کند. تا به حال، اعتقاد بر این بود که همه الگوهای شبکه شش ضلعی هستند و مناطقی با فواصل یکنواخت در سراسر مسیر قابل اندازه‌گیری ارائه می‌کنند. تحقیق جدید این نظریه را رد می‌کند و نشان می دهد که الگوهای شبکه برای هم راستا شدن با هندسه محیط پیرامون خمیده می‌شوند و فواصل بین قسمت‌های شبکه را تغییر می‌دهند.
سرپرست تحقیق دکتر جولیا کروپیک می‌گوید: «اگر الگوی ساخته شده توسط سلول‌های شبکه را به عنوان خط کش مغز برای اندازه‌گیری مسافت در نظر بگیریم، خواهیم دید که این خط کش بسته به هندسه محیط خارجی ما خم می‌شود یا امتداد می‌یابد. این رفتار باعث می‌شود الگوهای شبکه تغییر قابل ملاحظه ای بین دیواره‌های اشکال مختلف و در محوطه‌های یکسان پیدا کنند.»
تحقیق انجام شده روی موش‌ها که در ژورنال نیچر منتشر و بودجه آن توسط ولکام تراست و بنیاد خیریه گتسبی تامین شد، نشان می‌دهد که ساختار الگوی شبکه به حدی به شکل محیط پیرامون پاسخگو و حساس است که محیط‌های ذوزنقه‌ای شکل بسیار قطبی باعث شکسته شدن الگوی شبکه‌ای شش ضلعی معمول می‌شوند تا شبکه را با دیواره‌های محصور کننده هم راستا کنند.
دانشمندان الگوهای شبکه ایجاد شده در بخش قشر انتورینال مغز 41 موش را که در محیط‌های دایره‌ای، مربع یا ذوزنقه‌ای شکل رها شده بودند را مورد مطالعه قرار دادند. آنها الگوهای شبکه‌ای تراز شده با زاویه 8.8 درجه نسبت به دیوارهای محوطه را مشاهده کردند و دریافتند که این اثر به اندازه کافی قوی است تا بتواند باعث تغییر در فضاهای ذوزنقه‌ای شکل شود.
تیم پژوهشگران به بررسی اینکه تغییرات الگوها توسط نشانه‌های خارجی مانند علایم بصری، بافت و بو ایجاد می‌شوند و یا ناشی از رفتار متغیر با سرعت یا حرکت جهتدار موش‌ها هستند پرداختند و به این ترتیب دریافتند که هندسه محیط پیرامون اصلی‌ترین تاثیر را در ایجاد تغییرات الگوی شبکه به جای می‌گذارد.
نویسنده همکار در مقاله این تحقیق، دکتر ماریوس بایوزا می‌گوید: «ما از دیدن اینکه چقدر مرزهای محیط پیرامون در تغییر دادن مداوم الگوهای شبکه مهمند و تا چه اندازه سلول‌های شبکه فعالیت وابسته به محل انجام می‌دهند شگفت‌زده شدیم. ما همچنین دریافتیم سلول‌های شبکه در قشر انتورینال که به صورت آناتومی بسیار نزدیک به یکدیگر هستند در پاسخ‌دهی بسیار منسجم هستند. ما در حال برنامه‌ریزی برای استفاده از این اطلاعات جدید در تصحیح مدل‌های ریاضی‌ای هستیم که قبلا برای کمک به درک رفتار سلول‌های شبکه و چگونه تشکیل شدن الگوهای شبکه ابداع کرده بودیم.»
پروفسور جان اوکیف نویسنده ارشد این مقاله (مدیر مرکز ساینزبوری ولکام و برنده جایزه نوبل پزشکی و فیزیولوژی 2014 به هم راه می‌بریت موزر و ادوارد موزر)، می‌گوید: «ما می‌دانیم که سلول‌های دیگر درگیر در سیستم جی.پی.اس مغز مانند سلول‌های مکانی و سلول‌های مرزی تحت تاثیر هندسه محیط اطراف قرار ممی‌گیرند و به تازگی دریافتیم که این امر در مورد سلول‌های شبکه نیز صادق است. ممکن است که الگوهای شبکه به عنوان یک خط‌کش توسط مغز مورد استفاده قرار نگیرند و در حال انجام کار متفاوتی باشند. البته، ممکن است که الگوهای شبکه در تلاش برای اندازه‌گیری فاصله در مقیاس ذوزنقه‌ای باشند که این منجر به پدید آمدن ایده جالب توجهی می‌شود که مغز ما فاصله را در محیط‌هایی با هندسه قطبی به صورت کاملا متفاوت درک می‌کند. گام بعدی ما پیدا کردن علت تغییر الگوهای شبکه بر پایه محیط پیرامون ما و تاثیر آن بر نقش سلول‌های شبکه در کمک به جهت یابی و به یادآوردن مسیرها خواهد بود.»
اوکیف در سال 1971 اولین بخش از این سیستم موقعیت‌یابی را شناسایی کرد. او نوعی سلول عصبی (به نام سلول‌های موقعیت) را در هیپوکامپپ مغز شناسایی کرد و دریافت زمانی که موش را در یک مکان خاص از یک اتاق قرار دهیم، همیشه بخش موقعیت‌یاب از هیپوکامپپ مغز فعال می‌شود، اما زمانی که موش در سایر مناطق اتاق حضور داشت، سلول‌های عصبی دیگری از مغز فعال می‌شدند.
دکتر می‌بریت موزر و ادوارد موزر بیش از سه دهه بعد و در سال2005 موفق شدند بخش مهم دیگری از سیستم جی.پی.اس مغز را شناسایی کنند. آنها نوع دیگری از سلول عصبی (سلول‌های شبکه) را کشف کردند که یک سیستم مختصاتی تولید می‌کند و موقعیت‌یابی دقیق و موثر را امکان‌پذیر می‌نماید. پژوهش‌های بعدی آنها نشان داد که چگونه مکان سلول‌های شبکه، تعیین موقعیت و مکان‌یابی را ممکن می‌کنند. در واقع سلول‌های موقعیت و سلول‌های شبکه یک سیستم موقعیت‌‌سنجی کامل را تشکیل می‌دهند که کارکرد این سیستم در بیماری‌های زیادی از جمله دمانس و آلزایمر مختل می‌شود. در واقع نتایج تحقیق این سه پژوهشگر علت ناتوانی بیماران مبتلا به آلزایمر را در تشخیص محیط اطراف توضیح می‌دهد.
چگونگی نقشه‌سازی مغز از محیط اطراف و چگونگی شناسایی راه‌ها توسط انسان در محیط‌های پیچیده، مشکل بزرگی بود که قرن‌ها ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده بود و در نهایت هم کشفیات اوکیف، می‌بریت و ادوارد موزر به این پرسش‌ها، پاسخ داده است. این سه پژوهشگر موفق به دریافت نوبل پزشکی سال 2014 شدند.
No tags for this post.
