یافته‌های جدید از شکل‌گیری شبکه‌های مغزی

دانشمندان شبکه‌هایی از سلول‌ها یا همان نورون‌های مهاری مغز کشف کرده‌اند که در طی مکانیسمی به غیر از آنچه در مورد نورون‌های تحریکی وجود دارد رشد می‌کند. نورون‌های تحریکی نقشه‌ی دنیای خارجی را در مغز در طول رشد و تجربه حک کرده و از نو آن را تصفیه می‌کنند در حالی که نورون‌های مهاری نقشه‌هایی به وجود می‌آورند که همگام با بلوغ گسترده‌تر می‌شوند. این کشف تازه‌ تکه‌ای از پازل پردازش و سازماندهی اطلاعات توسط مغز را تکمیل می‌نماید. دانستن این که چگونه مغزی نرمال عملکرد دارد، قدم مهمی برای فهم طبیعت عوارض عصبی می‌باشد و درهای درمان را در آینده به روی پزشکان می‌گشاید. نتایج این کشف در Nature Neuroscience منتشر شده است.

مغز دنیای بیرون را به شکل نقشه‌ای مخصوص از فعالیت‌هایی که توسط شبکه‌های نورونی ساخته می‌شوند، ارائه می‌دهد. بیشتر این نقشه‌ها در مدارهای تحریکی مغز مطالعه شده‌اند؛ چون نورون‌های آن در قشر از تعداد نورون‌های مهاری بیشتر است.

مطالعات انجام گرفته روی نقشه‌های تحریکی نشان داده است که آن‌ها با انتشار و تداخل شبکه‌های سلول‌ها آغاز می‌شوند. با گذشت زمان تجربیات ما این الگوی حک شده از فعالیت‌ها را به نواحی مشخص‌تری تبدیل می‌کند؛ برای مثال موهای سبیل موش توسط قطعات گسسته‌ای از قشر مغز نشان داده می‌شوند. این پیشرفت از انتشار تا الگوهای تصفیه شده در نواحی مختلفی از مغز اتفاق می‌افتد.

علاوه بر شبکه‌های تحریکی، مغز شبکه‌های مهاری نیز دارد که همچنین به تحریک خارجی پاسخ داده و فعالیت شبکه‌های عصبی را تنطیم می‌کنند. چگونگی رشد این شبکه‌های مهاری به صورت یک معما باقی مانده بود. برای رمزگشایی از این فرآیند محققان (Arenkiel و همکارانش) رشد این شبکه‌ها را در سیستم بویایی موش مطالعه کرده‌اند.

مطالعه‌ی شبکه‌های مهاری مغز در حس بویایی موش

برخلاف بینایی، شنوایی یا دیگر حس‌ها، حس بویایی در موش بوهای گسسته‌ای را از بین ارایه‌ی وسیعی از مولکول‌ها تشخیص می‌دهد. موش می‌تواند بوهای زیادی را به خاطر شبکه‌ی نورون‌های مهاری پیچیده‌ی خود تشخیص دهد. برای حمایت این شبکه، نورون‌های تازه متولد شده‌ی مغز مدام اضافه شده و مدارها را یکپارچه می‌سازند.

محققان مسیر این نورون‌های تازه‌کار را با گذشت زمان دنبال کردند تا تعیین کنند که مدارهای مهاری چگونه شکل می‌گیرند. اولاً آن‌ها در کل، سلول‌ها را مشخص کردند تا هنگام فعالیت بتابند. سپس بوهای ویژه‌ای در محیط منتشر شد و به صورت دیداری توسط میکروسکوپ نواحی مغزی که برای هر بو تابشی داشتند، مشخص گردیدند. این کار تکرار شد تا فرآیند تثبیت و شکل‌گیری شبکه‌ها مشخص گردد.

نتایج شگفت‌آور

دانشمندان انتظار داشتند که شبکه‌های مهاری با راهی شبیه به راه شبکه‌های تحریکی به بلوغ برسند. به همین خاطر هم خواهد بود که هر چه جانوری بیشتر در معرض یک بو قرار بگیرد، شبکه‌های فعالیت هم بهتر تصفیه می‌شوند. دانشمندان از فهمیدن این که شبکه‌های مهاری دقیقاً عکس مکانیسمی را که شبکه‌های تحریکی دارند شگفت‌زده شدند. به جای تبدیل شدن به نواحی دقیق و معلوم، شبکه‌های مهاری گسترده‌تر می‌شوند. به خاطر یافته‌های حاصل از این تحقیق اکنون داشمندان دید بهتری نسبت به سازماندهی و پردازش اطلاعات دارند.

Arenkiel و همکارانش بر این باورند که شبکه‌های مهاری دست به دست هم با شبکه‌های تحریکی کار می‌کنند. آن‌ها پیشنهاد کرده‌اند که برهمکنش بین شبکه‌های مهاری و تحریکی می‌تواند با شبکه‌ای از جاده‌ها (شبکه‌های تحریکی) که ترافیکشان توسط چراغ‌های راهنما (شبکه‌های مهاری) تنظیم می‌شود، مقایسه گردد. دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که شکل‌گیری نقشه‌های عصبی کاربردی به شبکه‌های مهاری بستگی دارد که تصفیه و مشخص‌تر شدن شبکه‌های مهاری را هدایت می‌کنند. این یافته‌های برای به وجود آوردن تکینک‌های جدید به منظور ترمیم بافت مغزی ضروری خواهد بود.