شناسایی نورون مرتبط با احساس خودآگاهی در مغز انسان

دانشمندان برای اولین بار نورونی عظیم را شناسایی کرده‌اند که پیرامون مغز یک موش را احاطه کرده است. این نورون دو نیمکره‌ی مغز را با چنان تراکمی به هم متصل کرده که شاید در نهایت بتواند ما را پس از مدت‌ها در رسیدن به توضیحی در مورد ریشه‌ی آگاهی (consciousness) در حیوانات و انسان یاری کند.

 تیم شناسایی با استفاده از یک تکنیک تصویربرداری جدید، موفق به آشکارسازی نورون بزرگی شدند که از یکی از مناطق مغز با بهترین حالت اتصالات ریشه می‌گیرد. آنها همچنین بر این باورند که نورون فوق توانایی هماهنگ‌سازی سیگنال‌هایی از مناطق مختلف مغز را برای ایجاد تفکر آگاهانه دارد.

 نورونی که به تازگی کشف شده است، یکی از سه نورونی به شمار می‌رود که برای اولین بار در مغز یک پستاندار شناسایی می‌شود و همچنین تکنیک تصویربرداری جدید می‌تواند به ما کمک کند تا به ساختارهای مشابه موجود در مغز خودمان هم که برای قرن‌ها ناشناخته و پنهان باقی مانده‌اند، پی ببریم.

 در نشست اخیر تحقیقات مغزی از طریق پیشبرد فناوری‌های عصبی نوآورانه (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) در مریلند، یک تیم از موسسه آلن که در زمینه‌ی علوم مغزی فعالیت می‌کنند، به توضیح این موضوع پرداختند که هر سه این نورون‌ها به چه شکلی در سراسر هر دو نیمکره‌ی مغز گسترده شده‌اند، اما بزرگ‌ترین نورون از میان این سه، به دور محیط اندام همانند یک تاج خاردار پیچیده می‌شود. شما می‌توانید تصویر این حالت را در زیر مشاهده کنید.

سرپرست ارشد پروژه، کریستوف کخ (Christof Koch) در گفتگو با سارا ریردون از پایگاه نیچر اظهار کرد که آنها هرگز پیش از این ندیده بودند که سلول‌های عصبی تا این حد در سراسر هر دو منطقه‌ی مغز گسترش یافته باشند.

 چنین حالتی به اندازه‌ی کافی عجیب است؛ حال باید اضافه کنیم که هر سه نورون بزرگ اشاره‌شده در این پژوهش، از بخشی از مغز ریشه گرفته‌اند که در گذشته، اتصالات سوال‌برانگیزی در رابطه با آگاهی انسان‌ها را در آن مشاهده کرده‌ایم. این بخش از مغز کلاستروم (claustrum) نامیده می‌شود. گفتنی است که کلاستروم، یک صفحه‌ی نازک از ماده‌ی خاکستری مغز است که بر اساس حجمش، احتمالا باید به عنوان پراتصال‌ترین ساختار در سراسر مغز محسوب شود.

 این بخش نسبتا کوچک در میان سطح داخلی نئوکورتکس در مرکز مغز پنهان شده و تقریبا با تمام مناطق قشر مخ (cortex) برای رسیدن به بسیاری از وظایف شناختی رده‌ بالاتر مانند زبان، برنامه‌ریزی بلند مدت و وظایف حسی پیشرفته مانند دیدن و شنوایی ارتباط دارد. کخ پیشتر در سال ۲۰۱۴ و در نوشته‌ای برای ساینتفیک امریکن چنین نوشته است:

تکنیک‌های پیشرفته‌ی تصویربرداری از مغز که به رشته‌های ماده‌ی سفید نشئت گرفته از کلاستروم یا جریان یافته به سوی کلاستروم معطوف شده‌اند، نشان می‌دهند که این بخش در واقع یک ایستگاه بزرگ عصبی مرکزی است؛ تقریبا هر ناحیه‌ای از قشر مخ، فیبرهایی را به کلاستروم ارسال می‌کند.

 کلاستروم به قدری به طور متراکم به چندیدن بخش حیاتی از مغر متصل شده است که فرانسیس کریک، دانشمند معروف فعال در زمینه‌ی DNA در مقاله‌ای که در سال ۲۰۰۵ به طور مشترک با کوخ نوشته بودند، از این بخش به عنوان رسانای آگاهی یاد می‌کند.

 آنها پیشنهاد کردند که کلاستروم، تمامی ادراکات خارجی و داخلی ما را با هم به صورت یک تجربه‌ی واحد پیوند می‌دهد؛ مانند رهبر هماهنگ‌کننده‌ی ارکستر و همچنین موارد پزشکی عجیبی که در چند سال گذشته، نظر آنها را تقویت کرده‌اند.

 پیشتر در سال ۲۰۱۴، یک زن ۵۴ ساله برای درمان صرع به دانشگاه علوم پزشکی جورج واشنگتن در واشنگتن دی سی مراجعه کرد. این روند درمانی شامل کاوش تدریجی مناطق مختلف مغز وی با الکترودهایی برای محدود کردن منبع بالقوه حملات صرعی در بدنش بود؛ اما زمانی که تیم پزشکی آغاز به تحریک کلاستروم مغز این زن کردند، آنها پی بردند که می‌توانند «آگاهی» وی را به طور موثری فعال یا غیرفعال کنند. هلن تامسون برای مجله‌ی نیو ساینتیست در آن زمان چنین گزارش داد:

 زمانی که تیم پزشکی، منطقه‌ی مورد نظر را با ضربه‌های الکتریکی فرکانس بالا مورد برخورد قرار داند، زن آگاهی خود را از دست داد. او دست از خواندن متن برداشته و مستقیما به فضا خیره شد، او به دستورات شنیداری و دیداری پاسخ نمی‌داد و تنفسش نیز کند شده بود.

 به محض این که تحریک متوقف شد، او بلافاصله آگاهی خود را به طور مجدد و بدون هیچ خاطره‌ای از این رویداد به دست آورد؛ همان روند در طول دو روز آزمایش و هر بار که این منطقه تحریک می‌شد، اتفاق افتاد.

 به باور کوخ که مشارکتی در این تحقیق نداشته، چنین نوع ناگهانی و خاص از توقف و شروع آگاهی، پیش از این هرگز دیده نشده است. آزمایش دیگری در سال ۲۰۱۵ انجام شده بود و اثرات ضایعه‌های کلاستروم را بر آگاهی ۱۷۱ نفر از جانبازان آسیب‌های مغزی دوران جنگ مورد بررسی قرار داده بودند.

 آنها دریافتند که آسیب کلاستروم با مدت زمان از دست دادن آگاهی مرتبط بوده است؛ اما نه با فرکانس آن. این امر نشان می‌دهد که کلاستروم می‌تواند نقش مهمی را در فعال و غیرفعال کردن تفکر آگاهانه بازی کند، اما منطقه‌ی دیگری هم وجود دارد می‌تواند در حفظ آن حالت نقش مهمی را ایفا کند.

 در حال حاضر کخ و تیم او نورون‌های گسترده‌ای در مغز موش را کشف کرده‌اند که از این ناحیه‌ی رازآلود مغز سرچشمه‌ می‌گیرند. محققان به منظور نگاشت (نقشه‌برداری) سلول‌های عصبی، معمولا باید سلول‌های عصبی خاصی را با یک رنگ خاص تزریق کنند، مغز را به بخش‌های نازک برش دهند و سپس مسیر نورون را ردیابی کنند.

این روشی شگفت‌آور و ابتدایی برای یک عصب‌شناس است و وی مجبور است آن را انجام دهد. همچنین می‌دانیم که آنها با این روش باید مغز را در طی فرایند از میان ببرند و چنین کاری را نمی‌توان به طور متداول و پرشمار روی اندام‌های بدن انسان انجام داد.

 کخ و تیم او می‌خواستند به روشی برسند که کمتر تهاجمی باشد. آنها برای این کار موش‌ها را مورد مهندسی ژنتیک قرار دادند؛ به نحوی که ژن‌های خاصی در سلول‌های عصبی کلاستروم مغز موش با یک ماده‌ی دارویی خاص فعال شود. به گزارش ریردون برای نیچر:

 هنگامی که محققان مقدار کمی از دارو را به موش دادند، تنها تعداد انگشت‌شماری از سلول‌های عصبی از این ماده به اندازه‌ی کافی برای تغییر در این ژن‌ها دریافت می‌کردند. این امر منجر به تولید یک پروتئین فلورسنت سبز شد؛ پروتئینی که در سراسر نورون پخش شده است. تیم پژوهشی در ادامه، تعداد ۱۰ هزار تصویر مقطعی از مغز موش ثبت کردند و از یک برنامه‌ی کامپیوتری برای ایجاد یک بازسازی سه‌بعدی از تنها سه سلول درخشان استفاده کردند.

 البته نباید فراموش کنیم که صرفا به خاطر اینکه سلول‌های عصبی جدید به کلاستروم متصلند، به این معنا نیست که فرضیه‌ی کخ در مورد آگاهی درست است. ما یک راه طولانی برای اثبات این موضوع پیش رو داریم.

 همچنین مهم است توجه داشته باشیم که این سلول‌های عصبی، تاکنون تنها در مغز موش شناسایی شده‌اند و پژوهش‌ها هنوز در یک مجله‌ی علمی برای کارشناسی و داوری منتشر شده است. بنابراین ما باید پیش از پژوهش روی اینکه یافته‌ی اخیر چه پیامدها یا چه مفاهیمی را پیش روی انسان می‌گذارد، بهتر است منتظر تایید آن از سوی سایر دانشمندان باشیم.

اما کشف اخیر به هر سوی به عنوان پیدا شدن قطعه‌ی جذابی از یک پازل پیچیده محسوب می‌شود و می‌تواند به ما در پی بردن به سازوکار این منطقه‌ی بسیار مهم اما مبهم از مغز و چگونگی ارتباط آن با تجربه‌ی انسانی از تفکر آگاهانه کمک کند. همانطور که اشاره کردیم، دستاوردهای این پژوهش در نشستی در ۱۵ فوریه‌ی سال جاری میلادی و در مریلند ارایه شده بود.