مغز و هزاران سلول عصبی

مغز و هزاران سلول عصبی

خوب فکر کنید! وقتی مشغول فکر کردن بودید، کدام بخش مغز خود را به کار می‌انداختید؟ تا حدودی بستگی دارد که شما به چه چیزی فکر می‌کردید. اگر داشتید هزینه هفته جاری را محاسبه کنید، ممکن است نیمه چپ مخ شما فعال‌ترین بخش مغزتان بوده است. از سوی دیگر، اگر در ذهن خود تجسم می کردید چگونه می‌توانید منظره‌ای را نقاشی کنید، احتمال دارد بیشتر از نیمه راست خود بهره می‌گرفتید.

مغز علاوه بر این که بخش‌های تخصص یافته‌ای مانند مخ، مخچه و بصل النخاع دارد هر کدام از بخش هایش نیز قسمت‌های تخصص یافته‌تری دارند. مخ دو بخش یا دو طرف مجزا دارد که نیمکره‌های راست و چپ نامیده می‌شوند.

نیمکره‌های مخ بعضی رفتارها را به طور جداگانه تنظیم می کنند: نیمکره راست چپ اعمال حسی و حرکتی طرف چپ بدن را تنظیم می‌کند و برعکس. ناحیه ویژه‌ای از مخ که مسئوول نظارت بر حرکات بدنتان است، قشر حرکتی و ناحیه ویژه‌ای از مخ که امکان درک احساسات بدنتان را فراهم می‌سازد، قشر حسی نامیده می‌شود

دانشمندان توانسته‌اند بسیاری از بخش‌های قشر حرکتی را که به بخش بخصوصی از بدن مربوط می‌شوند، مشخص کنند. آنان همین کار را برای قشر حسی انجام داده‌اند. به عبارت دیگر، وقتی شما بخش‌خاصی از بدنتان را حرکت می‌دهید، دانشمندان می‌دانند کدام بخش قشر حرکتی، آن حرکت را امکان پذیر می‌سازد و هنگامی که گُل خوشبویی را می‌بویید، دانشمندان می‌دانند کدام بخش قشر حسی، اجازه درک آن عطر را به شما داده است. شکل زیر نتیجه فعالیت دانشمندان را نشان می‌دهد.

شخصی که در این شکل ترسیم شده، کج و کوله و بی‌ریخت است، زیرا اندازه‌ ناحیه‌ای که به بخش خاصی از بدن نسبت داده شده، با اندازه واقعی آن تناسبی ندارد بلکه با میزان د قتی که برای انجام کار آن بخش نیاز است، تناسب دارد. در انسان، فضای زیادی به صورت، زبان و دست ها اختصاص داده شده است. شما فکر می‌کنید چرا این چنین است؟ در بیشتر افراد، نیمکره چپ مغز زبان و گفتار، ریاضیات و دیگر توانایی‌‌های تجزیه و تحلیل را تنظیم می‌کند. نیمکره راست، مسئوول پردازش‌های بینایی و فضایی است. بسیاری از اعمال، از جمله جنبه‌های مختلف اعمالی که ذکر شد، با همکاری هر دو نیمکره تنظیم می‌شوند. دستجاتی از رشته های عصبی که جسم پینه‌ای نامیده می‌شوند دو نیمکره را به هم مرتبط می‌سازند و به این ترتیب، ارتباط بین دو نیمکره امکان‌پذیر می‌شود. نوع ی جراحی نامعمول، استثنای جالبی برای این اصل همکاری دو نیمکره آشکار کرد و پیچیدگی مغز را بیش از پیش نشان داد. در موارد شدید صرع (نوعی بیماری عصبی که باعث حملات مغزی می‌شود) با عمل جراحی رشته‌های جسم پینه‌ای را پاره می‌کنند و به این ترتیب ، ارتباط دو نیکره را قطع می‌کنند. این جراحی تعداد و شدت حملات مغزی را به میزان زیادی کاهش می‌دهد و بیشتر بیماران هیچ گونه اختلالی در حرکت یا درک خود احساس نمی‌کنند. با وجود این، درک آنان تا حدودی آسیب می‌بیند. پیام‌های دست راست آنان فقط به وسیله نیکره چپ و پیام‌های دست چپ آنان فقط به وسیله نیکره راست دریافت می‌شود. در واقع، به خاطر این جراحی، نیمکره‌ها نمی‌توانند از اطلاعات یکدیگر استفاده کنند. بیماران به طور معمول متوجه این آسیب نمی‌شوند زیرا با استفاده از چشم‌هایشان آن را جبران می‌کنند. بر خلاف پیام‌هایی که از دست‌ها می‌آیند، پیام‌های هر چشم در هر دو نیمکره دریافت می‌شود. بعضی از مطالعات جالبی که روی این بیماران انجام شده است، ماهیت این آسیب را آشکار کرده‌اند. وقتی محققی چشم‌های بیمار را با چشم‌بند می‌بندد و در دست چپش چیزی مانند مسواک قرار می‌دهد، بیمار می‌تواند خصوصیات آن چیزی را توصیف کند: «دسته‌ای بلند و سخت و موهایی نرم دارد.» گاهی بیمار می‌تواند چگونگی استفاده از آن چیز را توصیف کند: « هر روز از آن استفاده می‌کن م .» اما نمی‌توان د نام آن چیز رابگوید. وقتی محقق آن چیز را در دست راست بیمار قرار می‌دهد، او می‌تواند نام آن را بگوید: «چیزی که در دست من است یک مسواک است.» اما نمی‌تواند چگونگی استفاده از آن را توصیف کند. در شرایط عادی که بیمار می‌تواند هم از دست‌ها هم از چشم‌هایش استفاده کند، مغز می‌تواند از عهده آسیب وارده برآید و بیمار کمتر با مشکل رو‌به رو می‌شود. این نمونه و مشاهدات به دست آمده از جراحی‌ها و آزمایش‌های دیگر، نشان می‌دهدکه مغز می‌تواند اطلاعات را در بیش از یک روش پردازش کند. به علاوه، بعضی اعمالی که در حالت عادی به وسیله یک ناحیه انجام می‌شوند، می‌توانند بر بخش‌های دیگر تحمیل شوند. این وضعیت اغلب زمانی می‌تواند رخ بدهد که فرد بسیار جوان است. برای مثال، وقتی کودکی دچار سکته‌ای می‌شود که نیمکره چپش را تخریب می‌کند، به جای از دست رفتن مقداری ازتوانایی‌های گفتاری یا همه آن، نیمکره راست مغزش جور این عمل را می‌کشد. همچنین اگر دریافتی از یکی از حس‌ها آسیب ببیند، دریافتی از حس دیگر جبران خواهد کرد. به این دلائل اغلب گفته می‌شود مغز همچون لاستیک است، یعنی می‌تواند از بعضی وقایع و تجربیات تاثیر پذیر و با شرایط ویژه سازگاری پیدا کند.  پیچیدگی بر هم کنش‌ها شاید از دانستن این موضوع تعجب کنید که از بسیاری جنبه ها شما می‌توانید بهتر از یک کامپوتر فکر کنید. در حقیقت، ساختن کامپیوتر ‌هایی که بتوانند ساده‌ترین اعمال انسانی (برای مثال، تشخیص صورت افراد مختلف) را انجام دهند، بسیار مشکل است. برنامه‌های کامپیوتری تنها در سال‌های اخیر توانسته‌اند استادان بازی شطرنج را شکست دهند. بعضی از دانشمندان تلاش می‌کنند با استفاده از برنامه‌های کامپیوتری ، ربات‌های باهوش ی طراحی کنند که نظیر توانای‌ها و پردازش‌های اطلاعاتی مغز انسان را بروز دهند. تا به حال این دانشمندان توانسته‌اند، نحوه پردازش اطلاعات در سوسک را الگوسازی کنند، اما همین کار نیز با دشواری‌های زیادی همراه بوده است. حال تصور کنید ساختن رایانه و تولید برنامه‌ای که بتواند همه توانایی‌های مغز انسان را الگو برداری کند، چقدر سخت است. یکی ازدلائل مشکل بودن ساختن یک الگوی رایانه‌ای از مغز انسان این است که مغز ما تعداد زیادی سلول عصبی به نام نرون دارد و تعداد ارتباطات درونی بین این سلول‌‌ها حیرت‌آور است. مغز شما حدود 12 10 (یک تریلیون) نرون دارد و از آنجا که این سلول می‌توانند به روش‌های زیادی با هم ارتباط داشته باشند، توان همکاری بین آن‌ها فوق العاده بالا است. تا زمانی که بشر کامپیوتری نساخته است که ارتباطات درونی آن فوق العاده زیاد باشد، الگو برداری از تفکر انسانی مشکل خواهد بود. برای درک بهتر چگونگی ارتباط نرون با یکدیگر، دقت در ساختمان یک نرون می‌تواند مفید باشد شکل زیر یکی ازاین سلول‌ها را نشان می‌دهد

در یک انتهای نرون، ضمایم شاخه‌داری وجود دارد که دندریت نامیده می‌شوند. دندریت‌ها همانند آنتن عمل می‌کنند و پیام‌های ورودی را دریافت می‌کنند. در انتهای دیگر نرون، ضمیمه دیگری به نام آکسون وجود دارد که پیام‌های خروجی را ارسال کند. هر نرون با صدها یا هزاران نرون دیگر ارتباط دارد. این آرایش به این معنا است که یک نرون می‌تواند به تعداد زیادی از نرون‌ها پیام ارسال کند یا از آنها پیام دریافت کند. این نرون‌ها شبکه سازمان یافته‌ای از ارتباطات درونی را شکل می دهند که در سرتاسر مغز و بدن گسترش می یابد. این دستگاه عصبی باعث ارتباط جهان خارج با جهان داخل (بدن) می‌شود. اطلاعات ورودی که بدن را به پاسخ وا می‌دارند، محرک نامیده می‌‌‌شوند. دستگاه عصبی انسان همانند دستگاه عصبی سایر جانوران این اطلاعات را از محرک‌ها و پیامهای مغزی دریافت می‌کند. مغز پس از پردازش اطلاعات، با فرستادن پیامی به بخش مناسبی از بدن، پاسخ می‌دهد. برای مثال، تحریک حاصل از مشاهده صورت یک دوست به مغز امکان تشخیص آن شخص را می‌دهد و پیامی را به صورت شما مخابره می‌کند که به لبخند زدن شما می‌انجامد. پیام چگونه از یک نرون به نرون دیگر فرستاده می‌شود؟ پیام علامتی است که باعث تغییر بار الکتریکی نرون می‌شود. یک تکانه الکتریکی در طول آکسون حرکت می‌کند تا به انتهای نرون می‌رسد. این تکانه‌ الکتریکی در آن‌ها باعث آزاد سازی مواد شیمیایی خاصی به نام پیام‌رسان عصبی می‌شود. پیام‌رسان‌های عصبی مانند پیک عمل می‌کنند و پیام را در فاصله بین نرون‌ها انتقال می‌دهند. این فاصله سیناپس نامیده می‌شود. وقتی پیام‌رسان با دندریت‌های نرون بعدی مواجه می‌شود، پیام شیمیایی به پیام الکتریکی تبدیل می‌گردد. پیام الکتریکی در طول آکسون جا به جا می‌شود و برای رهایی پیام‌رسان‌ها به سیناپس بعدی آماده است. این فرآیند تکرار می‌شود تا در طول ریشه‌های شبکه‌های عصبی مختلف مسیرهای پیام‌رسانی را بسازند. این وقایع خیلی سریع رخ می‌دهند. از این‌رو، شما می‌توانید در فاصله زمانی بسیار کوتاهی فکر کنید و پیامی را به دهانتان بفرستید و لب به سخن گشایید یا ناگهان بدوید. این نظام که بر نرون‌های به هم مرتبط و توانایی آن‌ها در دریافت و ارسال پیام استوار است، در تمامی جانوران دیده می شود. همه پاسخ‌ها به پردازش اطلاعات در مراکز تفکر مغز نیاز ندارند. اگر شما چیز داغی را لمس کنید به سرعت و بدون آن که نیازی به فکر کردن داشته باشید، انگشت خود را عقب می‌کشید. چنین پاسخ سریع و ساده ای به یک محرک، انعکاس نامیده می‌شود. پیام‌هایی که در این پاسخ در گیرند از آشکار سازهای حسی در انگشت شما و از طریق نرون‌های بازویتان به نخاع می‌رسند و از طریق نرون‌های دیگری به ماهیچه‌های بازویتان باز می‌گردند. این مسیر، قوس انعکاسی نامیده می‌شود .

در همین زمان پیام‌هایی از نخاع به مغز فرستاده می‌شود. وقتی مغز این پیام‌ها را دریافت می‌کند شما آن‌ها را به صورت «آن چیز داغ است» تفسیر می‌کنید. به هر حال، شما پیش از این ، به علت پاسخ انعکاسی خود انگشتتان را از چیز داغ دور کرده‌اید. مزیت یک انعکاس بر پیامی که توسط مغز پردازش می‌شود، سرعت آن است. در چنین موقعیت‌هایی، شما برای جلوگیری از آسیب به حرکت تند نیاز دارد. پاسخ های انعکاسی می‌توانند زندگی شما را حفظ کنند. هنگامی که گونه نوزاد انسان لمس می‌شود، سرش را به سمت گونه لمس شده می‌گرداند. این انعکاس نوزاد را در چند ساعت اول زندگی به پرستار دلگرم می‌کند. اما با گذر زمان این انعکاس از بین می‌رود. با این وجود، بیشتر فعالیت‌های انسان از طریق مغز پردازش می شوند و به صورت انعکاس انجام نمی‌شوند. مغز انسان با ترلیون‌ها ارتباطی که بین نرون‌ها‌یش وجود دارد، از عهده جهت دهی‌ به فعالیت‌های زندگی انسانی برمی‌آید. حتی جانوران ساده‌تری مانند کرم خاکی به محرک های محیطی به صورت انعکاسی پاسخ می‌دهند. توانایی پاسخ‌دهی به گرما، نور و رطوبت به کرم خاکی کمک می‌کند تا غذا پیدا کند و خود را از خشک شدن در یک روز آفتابی و داغ محفوظ دارد. چون مغز مسئوول رفتار بسیار پیچیده انسان است، نمی‌تواند فقط به پیام‌ محرک خارجی پاسخ دهد، بلکه باید بتواند بعضی از الگوهای اطلاعاتی را ذخیره و بازیابی کند. برای مثال، هنگامی که کتابی را بر می‌دارید و مطالعه می‌کنید، شما مجبور نیستنید به طور جدی راجع به چگونه مطالعه کردن آن فکر کنید . شما به طور عادی آن را انجام می‌دهید. با وجود این، هنگامی که شما برای نخستین بار چگونه خواندن را می‌آموختید، درباره این که این صداها و حرف‌ها معرف به چیزی هستید و چگونه در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا کلمه‌ای را بسازند و چگونه کلمات برای ساختن جمله با مفهوم ی کنار یکدیگر قرار می‌گیرند، به تفکر نیاز داشتند، اکنون این فرآیند برای شما عادی به نظر می‌رسند، زیرا مغز شما الگوهای هزاران کلمه و الگوهای جملات متنوعی را آموخته و ذخیره کرده است. حال که در انتهای این مقاله هستید، فکر می‌کنید چشم‌ها و مغز شما در حال انجام چه کاری بودند و هستند؟ واژه نامه

دندریت Dendrite آکسون Axon مُخ Cerebrum صرع Epilepsy نُرون Neuron پیام‌رسان عصبی Neurotransmitter سیناپس Synapse انعکاس Reflex جسم پینه‌ای Corpus callosum قشر حرکتی Motor cortex قشر حسی Sensory cortex برهم کنش Interaction محرک Stimulus قوس انعکاسی