کشف الگوهای مغزی مرتبط با خودآگاهی
ما انسان‌ها یاد گرفته‌ایم به فضا سفر کنیم، بیماری‌ها را ریشه‌کن کنیم و طبیعت را در سطح اساسی‌ترین ذرات آن درک کرده‌ایم ولی هنوز ایده‌ای درباره‌ی منشا خودآگاهی در مغز نداریم. خودآگاهی، توانایی ما در تجربه و یادگیری درمورد محیط اطراف و انتقال آن به دیگران است. اگرچه قرن‌هاست دانشمندان شیفته‌ی درک خودآگاهی هستند، اما این موضوع هنوز یکی از پرسش‌های بی‌پاسخ علوم اعصاب مدرن است.
اکنون مطالعه‌ی جدیدی که به‌تازگی در مجله‌ی Science Advances منتشر شده، نوری بر این راه تابانده است. این تنها یک سؤال فلسفی نیست. تعیین اینکه آیا یک بیمار پس از یک جراحت مغزی شدید هشیار است یا نه، چالش بزرگی هم برای پزشکان و هم برای خانواده‌ی او به‌شمار می‌رود که قرار است درمورد مراقبت از او تصمیم‌گیری کنند.
تکنیک‌های تصویربرداری مدرن مغزی به کمک حل این مسئله آمده‌اند و به ما بینش بی‌سابقه‌ای درزمینه‌ی خودآگاهی در انسان می‌دهند. برای مثال ما می‌دانیم که مناطق پیچیده‌ی مغز مانند قشر پیش‌پیشانی یا پرکونئوس که مسئول طیف وسیعی از عملکردهای شناختی هستند، در تفکر آگاهانه نقش دارند. اگرچه مناطق بزرگ مغز، کارهای زیادی انجام می‌دهند. پژوهشگران می‌خواستند بدانند چگونه خودآگاهی در سطح شبکه‌های خاص مغز نمایان می‌شود.
علت دشواری مطالعه‌ی تجربیات آگاهانه، این است که کاملا درونی هستند و دیگران نمی‌توانند به آن‌ها دسترسی پیدا کنند. برای مثال ما ممکن است به‌دنبال تصویر یکسانی روی صفحه‌ی نمایش خود بگردیم اما راهی نیست که من بتوانم به شما بگویم که تجربه‌ی دیدن تصویر توسط من شبیه شما است، مگر اینکه شما درمورد آن به من بگویید. فقط افراد هشیار می‌توانند تجربیات ذهنی داشته باشند و براین اساس مستقیم‌ترین راه برای تشخیص اینکه آیا یک فرد هشیار است یا نه این است که از خود او بخواهیم در مورد آن با ما صحبت کند.
اما اگر شما توانایی صحبت کردن را از دست بدهید، چه اتفاقی می‌افتد؟ در این مورد من هنوز می‌توانم از شما سوالاتی بپرسم و شما می‌توانید شاید با استفاده از زبان اشاره به آن‌ها پاسخ دهید. البته اطلاعاتی که من از این راه به‌دست می‌آورم، چندان پربار نبوده اما برای من کافی خواهند بود که بدانم شما واقعا آن تجربیات را داشته‌اید یا نه. ولی اگر شما قادر نباشید که هیچ پاسخی بدهید، هیچ راهی وجود نخواهم داشت که من متوجه شوم شما هشیار هستید و احتمالا فرض می‌کنم که هشیار نیستید.
جستجوی شبکه‌های مغزی
در مطالعه‌ی جدید که حاصل همکاری چندین کشور است، نشانه‌های مغزی شناسایی شده است که می‌تواند بدون تکیه بر گزارش‌های خود فرد یا نیاز به خواستن از بیمار برای انجام وظایف خاص، خودآگاهی را نشان دهد. این روش می‌تواند بین وجود یا عدم خودآگاهی در مغز بیماران پس از آسیب مغزی تمایز قائل شود.
هنگامی که مغز به‌شدت آسیب می‌بیند، برای مثال در تصادفات شدید رانندگی، ممکن است افراد درنهایت به کما بروند. این وضعیتی است که فرد در آن توانایی بیدار شدن و آگاهی از محیط اطراف را از دست می‌دهد و برای تنفس نیاز به کمک مکانیکی پیدا می‌کند. این حالت معمولا بیش از چند روز طول نمی‌کشد. پس از آن گاهی بیماران بیدار می‌شوند اما هیچ علامتی مبنی بر داشتن آگاهی از خود یا جهان اطراف خود ندارند؛ حالتی که «زندگی نباتی» نیز نامیده می‌شود.
دیگر احتمال این است که آن‌ها یک حداقل آگاهی را نشان دهند که به‌عنوان حالت حداقل هشیاری درنظر گرفته می‌شود. برای بیشتر بیماران، این بدان معنا است که مغز آن‌ها هنوز چیزهایی را درک می‌کند ولی آن‌ها را تجربه نمی‌کند. بااین‌حال درصد کمی از این بیماران نیز واقعا هشیار هستند اما قادر به نشان دادن پاسخ‌های رفتاری نیستند.
اسکنر fMRI
پژوهشگران در این مطالعه از تکنیکی به‌نام تصویرسازی تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI) استفاده کردند. با استفاده از این تکنیک می‌توان فعالیت مغز و نیز ارتباط بین مناطق مختلف مغز را اندازه‌گیری کرد. به‌طور خاص، زمانی‌که یک منطقه از مغز فعال‌تر است، این منطقه اکسیژن بیشتری مصرف می‌کند و برای تأمین نیاز خود به خون بیشتری احتیاج دارد. این تغییرات حتی زمانی‌که افراد در حال استراحت هستند، قابل اندازه‌گیری است و از این راه می‌توان ارتباط بین بخش‌های مختلف مغز را دنبال کرد تا الگویی از ارتباط بین مناطق مختلف مغز به‌دست آورد. پژوهشگران این کار را روی ۵۳ بیمار که در وضعیت زندگی نباتی بودند و ۵۹ بیماری که در وضعیت حداقل هشیاری به سر می‌بردند و نیز ۴۷ فرد سالم انجام دادند. این بیماران در بیمارستان‌های پاریس، نیویورک، لیژ، لندن و اونتاریو بودند.
بیماران بیمارستان‌های پاریس، لیژ و نیویورک ازطریق ارزیابی‌های رفتاری استانداردشده مانند درخواست از آن‌ها برای حرکت دادن دست یا پلک زدن تشخیص داده شده بودند. درمقابل، تشخیص بیماران بیمارستان لندن با استفاده از یک تکنیک تصویربرداری پیشرفته‌ی دیگر انجام شده بود. در این تکنیک از بیماران خواسته می‌شد به‌جای انجام حرکات واقعی، آن حرکات (مثلا تکان دادن دست) را تصور کنند.
در این مطالعه پژوهشگران توانستند دو الگوی اصلی از ارتباط بین مناطق مغز را پیدا کنند. یکی از این الگوها منعکس‌کننده‌ی ارتباطات فیزیکی ساده‌ی مغز بود؛ مثلا ارتباط بین جفت مناطقی که ارتباط فیزیکی مستقیمی بین آن‌ها وجود دارد. این الگو در بیمارانی که تجربه‌ی آگاهانه نداشتند، دیده می‌شد.
دیگری نشان‌دهنده‌ی تعاملات دینامیکی گسترده‌ی مغزی پیچیده‌ای دربین ۴۲ منطقه‌ی مغز بود. این مناطق متعلق به ۶ شبکه‌ی مغزی بودند که دارای نقش مهمی در عملکرد شناختی هستند (تصویر بالا را ببینید). این الگوی پیچیده تقریبا تنها در افرادی دیده می‌شد که تا حدودی خودآگاهی داشتند. مهم‌تر اینکه، این الگوی پیچیده زمانی‌که بیماران تحت بیهوشی عمیق بودند، از بین می‌رفت. این امر تأییدکننده این بود که این روش واقعا نسبت‌به سطح خودآگاهی بیماران حساس است و ارتباطی با آسیب مغزی کلی یا پاسخ‌دهی خارجی آن‌ها ندارد.
چنین پژوهش‌هایی می‌توانند منجر به درک این موضوع شوند که چگونه بیومارکرهای عینی می‌توانند نقشی حیاتی در تصمیم‌گیری‌های پزشکی داشته باشند. پژوهشگران امیدوارند که در آینده با استفاده از تکنیک‌های تحریک مغزی غیرتهاجمی مانند تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای، بتوانند از خارج از بدن این نشانه‌های خودآگاهی را در بیمارانی که آگاهی یا پاسخ‌دهی خود را از دست داده‌اند، تنظیم کنند بلکه این توانایی‌ها تا حدودی در بیمار بازیابی شوند. درواقع گروهی از پژوهشگران در دانشگاه بیرمنگام درحال آغاز مطالعاتی در این زمینه هستند.
این نوع پژوهش‌ها شاید بتواند درنهایت به درک ما از خودآگاهی در مغز کمک کند. با کسب داده‌های بیشتر در ارتباط‌با نشانه‌های عصبی خودآگاهی در افرادی که حالت‌های مختلف خودآگاهی را تجربه می‌کنند، ممکن است روزی بتوانیم این پازل را حل کنیم.