نوروساینس چیست؟ علوم اعصاب یا نوروساینس، علمی چند رشته‌ای است که مربوط به مطالعه ساختار و عملکرد سیستم عصبی است. این علم شامل توسعه و تکامل زیست‌شناسی سلولی و مولکولی، فیزیولوژی، آناتومی سیستم عصبی و هم‌چنین علوم اعصاب محاسباتی، رفتاری و شناختی است. در سایت تریتا ، سامانه تخصصی سلامت، می‌توانید انواع مقالات و مطالب آموزشی و آخرین اخبار نوروساینس را دنبال کنید.
بررسی ساختار نورون‌ها
مغز انسان‌ها از سلول‌های عصبی ساخته شده که به آنها نورون می گویند. برای انجام فعالیت‌های روزمره، نورون‌ها با هماهنگی و برقراری ارتباط با یک‌دیگر،می‌توانند فعالیت‌های مدنظر ما را انجام دهند. برای بررسی فعالیت نورون‌های مغز از روشی به نام الکتروانسفالوگرافی یا به اختصار EEG استفاده می‌کنند. در این روش، یک کلاه که تعداد زیادی الکترود روی آن چسبانده شده است، روی سر فرد قرار می‌گیرد و تغییرات ولتاژ هر الکترود نسبت به الکترود مرجع، منجر به ایجاد سیگنال‌های مغزی می‌شود. نکته‌ای که برای درک چگونگی تولید این سیگنال‌های مغزی بسیار مهم است، مفهوم پتانسیل عمل است. پس بهتر است ابتدا بدانیم که پتانسیل عمل چیست؟ پتانسیل عمل تغییرات ناگهانی و ناپایدار در پتانسیل استراحت غشای سلول است. این اتفاق به دلیل یک سری فعالیت‌های شیمیایی و فیزیکی در غشای سلول رخ می‌دهد.
کاربردهای نوروساینس کدامند؟
در ابتدا، برای درک بهتر نیاز بشریت به این علم، به چندین کاربرد علم نوروساینس اشاره خواهیم کرد. در اطراف ما، همواره انسان‌های ناتوان یا معلول دیده می‌شود. افرادی که در تصادف یا اتفاق دیگری عضوی از بدنشان را از دست داده‌اند. آیا حق این افراد این است که تا آخر عمر به همین صورت باقی بمانند؟
همانطور که در تصویر اصلی در بالا مشاهده می‌کنید، فردی با معلولیت چها‌گانه دست و پا، اولین انسانی بود که به کمک تکنولوژی ارسال سیگنال از مغز به اندام‌هایش، توانست توانایی اندکی در حرکت دادن بازوی راست و مچ دستانش را بدست آورد. در سال ۲۰۱۴، آقای یان بوکهارت ۲۴ ساله از دوبلین پایتخت ایرلند، یک ریز تراشه در مغز خود کاشته بود که «احیای مجدد» دست راست، مچ دست و انگشتان او را هنگام اتصال به تجهیزات آزمایشگاه تسهیل می‌کرد. محققان به رهبری چاد بوتون، در انستیتوی تحقیقات پزشکی فاینشتاین در منهست، نیویورک، از آن زمان بورکارت را مطالعه کرده‌اند و نتایج آنها را در ۱۳ آوریل ۲۰۱۶ در مجله Nature1 منتشر کردند.
اتصال مغز به رایانه
یکی از دستاوردهای این علم، bci است. احتمالا برای شما این سوال پیش آمده که bci چیست؟ bci یا به زبان ما، واسط مغز و رایانه، سیستمی است که مغز انسان را به یک رایانه خارجی متصل می‌کند. هر سیستم bci از چهار بخش اصلی تشکیل شده است که عبارتند از: بخش دریافت سیگنال، بخش پردازش سیگنال، بخش استخراج ویژگی و بخش طبقه‌بندی. در نهایت با توجه به ویژگی‌های سیگنال استخراج و طبقه‌بندی شده، می‌توان اطلاعات مختلفی از سیگنال‌های فرد بدست آورد. bci کاربردهای زیادی در بهبود زندگی انسان‌ها دارد. از کاربردهای این تکنولوژی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاربردهای پزشکی مانند پیش‌گیری، تشخیص و توانبخشی
- محیط‌های هوشمند مانند خانه یا محل کار هوشمند
- نورومارکتینگ و تبلیغات مانند سنجش میزان اشتیاق بیننده از تبلیغات
- کاربردهای تحصیلی و تربیتی مانند سنجش میزان تمرکز یا افسردگی فرد
- بازی و سرگرمی مانند بازی‌های BrainArena
- امنیت و احراز هویت مانند شناسایی رفتار فرد حین رانندگی
همانطور که گفته شد، جز اصلی علم نوروساینس و تکنولوژی bci، سیگنال‌های مغزی فرد است. در تمامی کاربردهای مذکور نیاز است در ابتدا سیگنال‌های مغزی فرد دریافت شود. مسئله‌ای که مانع تولید انبوه این تکنولوژي می‌شود، این است که سیگنال‌های مغزی هیچ دو فردی شبیه هم نیست. پس نمی‌توان یک سیستم را برای دو نفر بکار برد. امیدواریم در آینده نزدیک این مشکل حل شود و بتوان مشکل تمامی افراد را حل کرد.
انواع سیگنال‌های مغزی
در انتها نیز اندکی در مورد سیگنال‌های مغزی افراد صحبت می‌کنیم. سیگنال‌های مغزی از لحاظ محدوده فرکانسی به ۵ دسته تقسیم می‌شوند که از فرکانس‌های پایین به بالا به ترتیب عبارتند از: دلتا، تتا، آلفا، بتا و گاما. پس از دریافت سیگنال‌های مغزی از نواحی مختلف مغز و تجزیه فرکانسی آن به باند‌های تعیین شده و هم‌چنین سنجش میزان وجود هر باند فرکانسی در آن ناحیه، می‌توان از شدت فعالیت آن ناحیه مطلع شد. برای مثال اگر در کل نواحی مغز به طور تقریبی باند فرکانسی دلتا که در محدوده ۰.۴ تا ۵ هرتز است، غالب باشد، به احتمال زیاد فرد در حالت خواب یا کما است.
