مطالعه اهمیت برخی اتصالات عصبی را در شناسایی هوشیاری نشان می دهد

علم ممکن است یک گام به درک مکان هشیاری در مغز نزدیکتر باشد. یک مطالعه جدید اهمیت انواع خاصی از اتصالات عصبی را در شناسایی هوشیاری نشان می دهد.

این تحقیق، منتشر شده در غشاء مغزیتوسط Jun Kitazono، نویسنده مسئول و محقق پروژه در گروه مطالعات سیستم های عمومی در دانشگاه توکیو رهبری شد.

جایی که آگاهی مغز در آن قرار دارد یکی از بزرگترین سؤالات علم بوده است. اگرچه ما به یک پاسخ قطعی نرسیده‌ایم، شواهد تجربی زیادی در طول جستجوی مکانیسم‌های حداقلی کافی برای تجربه آگاهانه یا همبستگی‌های عصبی آگاهی جمع‌آوری شده است.

دانشیار Masafumi Oizumi، نویسنده مسئول و سرپرست آزمایشگاه انجام این مطالعه

برای این مطالعه، تیم گامی در جهت شناسایی زیرشبکه‌های کوچک کافی در مغز برداشتند که از تجربه آگاهانه پشتیبانی می‌کنند.

برای شناسایی مناطقی از مغز که هوشیاری در آن قرار دارد، محققان به دنبال یک نشانه مشخص از هوشیاری در شبکه‌های عصبی مغز بودند: مسیرهای دوطرفه. وقتی چیزی را می بینیم یا احساسی را تجربه می کنیم، مغز ما اطلاعاتی را دریافت می کند. به این سیگنال پیش‌خور می‌گویند، اما دریافت چنین سیگنال‌هایی برای آگاهی کافی نیست. مغز ما همچنین نیاز به ارسال اطلاعات دارد که به آن بازخورد می‌گویند. هر قسمت از مغز نمی تواند اطلاعات بازخورد و بازخورد را هم دریافت کند. محققان این فرضیه را مطرح کردند که این اتصالات دو طرفه مشخصه اصلی بخش‌هایی از مغز هستند که مسئول آگاهی هستند.

“پردازش پیشخور به تنهایی برای آزمودنی ها برای درک آگاهانه محرک ها کافی نیست؛ بلکه بازخورد نیز ضروری است، که نشان دهنده نیاز به پردازش دو طرفه است. جزء بازخورد نه تنها در هنگام از دست دادن محتویات خاص هوشیاری در حالت های بیداری، بلکه در حین بیداری نیز ناپدید می شود. حالت‌های ناخودآگاه که معمولاً تجربیات خودآگاه از بین می‌رود، مانند بیهوشی عمومی، خواب و حالت‌های رویشی.» او همچنین توضیح داد که مهم نیست به انسان، میمون، موش، پرنده یا مگس نگاه می کنید. دوسویه بودن پردازش همچنان ضروری است.

محققان از کانکتوم ماوس و تکنیک های محاسباتی برای آزمایش ایده خود استفاده کردند. کانکتوم یک نقشه دقیق از اتصالات در مغز است. اول، آنها یک الگوریتم کارآمد برای استخراج بخش هایی از مغز با اتصالات دو طرفه قوی، به نام کمپلکس، توسعه دادند. سپس الگوریتم را روی کانکتوم ماوس اعمال کردند.

کیتازونو گفت: «ما دریافتیم که کمپلکس‌های استخراج‌شده با بیشترین دوطرفه به طور مساوی در بین تمام مناطق اصلی توزیع نشده‌اند، بلکه در نواحی قشر مغز و نواحی تالاموس متمرکز شده‌اند». “از سوی دیگر، مناطق در سایر مناطق اصلی دارای دو جهتی پایین هستند. به ویژه، مناطق در مخچه دو جهتی بسیار پایین تری دارند.”

این یافته‌ها با جایی که دانشمندان مدت‌ها فکر می‌کردند هوشیاری در مغز قرار دارد، همخوانی دارد. قشر مغز، واقع در سطح مغز، شامل نواحی حسی، نواحی حرکتی و نواحی ارتباطی است که تصور می شود برای تجربه هوشیاری ضروری هستند. همچنین تصور می‌شود که تالاموس که در وسط مغز قرار دارد با هوشیاری مرتبط است و به‌ویژه تعامل بین تالاموس و نواحی قشر مغز که حلقه تالاموس-قشری نامیده می‌شود، برای آگاهی مهم در نظر گرفته می‌شود. این نتایج از این ایده حمایت می‌کند که دوسویه بودن در شبکه مغز کلیدی برای شناسایی مکان آگاهی است.

محققان تاکید کردند که هنوز در حال کار برای شناسایی مکان هوشیاری هستند.

اویزومی گفت: “این مطالعه فقط بر روی اتصالات آناتومیک “ایستا” بین نورون ها یا نواحی مغز تمرکز دارد. با این حال، آگاهی “پویا” است و بسته به فعالیت عصبی لحظه به لحظه تغییر می کند.” اگرچه اتصالات تشریحی به ما می‌گوید که فعالیت عصبی چگونه منتشر می‌شود و نواحی مغز چگونه برهم‌کنش می‌کنند، ما باید به طور مستقیم پویایی فعالیت عصبی را بررسی کنیم تا مکان هوشیاری را در هر لحظه مشخص کنیم.

به عنوان گام بعدی، او گفت که تیم در حال حاضر در حال تجزیه و تحلیل شبکه‌های مبتنی بر فعالیت مغز در انواع مختلف ضبط‌های عصبی هستند.

اویزومی گفت: “هدف نهایی آزمایشگاه ما یافتن رابطه ریاضی بین هوشیاری و مغز است.” “در این مطالعه، ما تلاش کرده‌ایم تا ویژگی‌های شبکه‌ای مغز را با مکان آگاهی مرتبط کنیم. ما رابطه بین هوشیاری و مغز را بیشتر بررسی خواهیم کرد تا هدف نهایی ما چیست.”