شناسایی مرکز آگاهی در مغز | کشف نقش کلیدی تالاموس در ادراک انسانی

دانشمندان علوم اعصاب مدت‌هاست که درباره درک آگاهانه و نحوه پالایش سیل بی‌پایانی از تصاویر، صداها و تجربیات توسط مغز انسان کنجکاوند. مدت‌ها تصور می‌شد که بخش کوچکی از مغز تصمیم می‌گیرد کدام جزئیات وارد سطح آگاهی ما شوند و کدام‌ها در پس‌زمینه محو گردند.

اکنون، تحقیقات تازه‌ای درباره تالاموس این احتمال را قوت بخشیده است. این یافته‌ها نشان می‌دهد که تالاموس فراتر از انتقال صرف سیگنال‌های حسی عمل کرده و به‌طور فعال شکل‌دهنده توجه ما در زندگی روزمره است.

این پژوهش به سرپرستی دکتر فنگ زپنگ از انجمن پیشرفت علوم آمریکا (AAAS) و همکارانش انجام شد. آن‌ها از طریق ثبت مستقیم سیگنال‌های مغزی، موفق شدند به ناحیه‌ای مرموز در عمق جمجمه انسان نگاهی بیندازند.

کنترل آگاهی توسط نواحی بسیار کوچک مغز

مطالعه سیگنال‌های مغزی با الکترودهای درون‌جمجمه‌ای

دانشمندان برای مطالعه پنج فردی که تحت درمان سردردهای مزمن بودند، از مجموعه‌ای از الکترودهای درون‌جمجمه‌ای استفاده کردند. این روش به آن‌ها اجازه داد سیگنال‌های دریافتی از گوشه‌های مختلف تالاموس و قشر پیشانی مغز -جایی که بسیاری از تصمیمات سطح بالا اتخاذ می‌شود- را رصد کنند.

تست‌های بصری برای تفکیک آگاهی از واکنش‌های خودکار

هر شرکت‌کننده در یک وظیفه بصری شرکت کرد که بین آنچه واقعاً می‌دیدند و حرکات خودکار چشمانشان تمایز قائل می‌شد. محققان تمرکز خود را بر الگوهایی گذاشتند که صرفاً مربوط به آگاهی بودند، نه پاسخ‌های بازتابی.

سیگنال‌های مغزی و لحظات آگاهی

«با استفاده از ثبت مستقیم سیگنال‌های مغزی درون‌جمجمه‌ای در انسان‌ها، مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که تالاموس، ناحیه‌ای کوچک در اعماق مغز، نقش کلیدی در ادراک آگاهانه ایفا می‌کند»، پژوهشگران این‌گونه اعلام کردند.

نواحی خاصی از تالاموس نقش هدایتگر دارند

تحقیقات نشان داد بخش‌های مرتبه بالای تالاموس، مانند هسته‌های اینترالامینار و هسته‌های میانی، دارای سیگنال‌های بسیار قوی مرتبط با آگاهی هستند. همزمانی فعالیت بین تالاموس و قشر پیشانی دقیقاً زمانی افزایش می‌یافت که شرکت‌کنندگان گزارش می‌دادند تصاویری را مشاهده کرده‌اند.

چرخه‌ای که آگاهی را می‌سازد

تعامل ساب‌کورتیکال-کورتیکال

مطالعه نشان داد که نواحی مشخصی از تالاموس و قشر پیشانی در قالب یک چرخه به یکدیگر متصل‌اند؛ چرخه‌ای که برخی متخصصان از آن به عنوان «تعامل ساب‌کورتیکال-کورتیکال» یاد می‌کنند. این یافته از ایده‌های پیشین حمایت می‌کند مبنی بر اینکه نواحی عمقی مغز با نواحی سطحی‌تر برای شکل‌دهی آگاهی همکاری می‌کنند.

نشانه‌هایی از دروازه‌های آگاهی

محققان دریافتند که هسته‌های اینترالامینار و میانی تالاموس، فعالیت‌های عصبی مربوط به آگاهی را زودتر و قوی‌تر از سایر بخش‌ها آغاز می‌کنند. این موضوع نشان می‌دهد که ممکن است این نواحی نقش دروازه‌ای در تشخیص آگاهانه ایفا کنند.

مراکز مغزی که تجربیات ما را تنظیم می‌کنند

نگاهی تازه به نقش تالاموس

تا مدت‌ها تصور می‌شد آگاهی تنها محصول شبکه‌های قشری مغز است که وظایفی چون ادراک و توجه را مدیریت می‌کنند. اما فقدان داده‌های مستقیم از ساختارهای عمقی باعث کندی پیشرفت نظریه‌ها شده بود.

اکنون این مطالعه نشان می‌دهد که تالاموس و دیگر مراکز عمقی نه‌تنها ما را بیدار نگه می‌دارند بلکه محتوای دقیق تجربیات آگاهانه ما را نیز پالایش می‌کنند.

ناحیه‌های مغزی دخیل در آگاهی

نقد نظریه‌های قدیمی درباره قشر مغز

بیشتر نظریه‌های قبلی، قشر مخ را مرکز اصلی آگاهی می‌دانستند؛ لایه‌ای که با زبان، حافظه و تصمیم‌گیری گره خورده است. اما این یافته‌های جدید، این دیدگاه را به چالش می‌کشد.

نقش برجسته هسته‌های عمیق تالاموس

این تحقیق نشان می‌دهد که هسته‌های عمیق تالاموس نه‌تنها زودتر فعال می‌شوند بلکه هدایتگر مسیر سیگنال‌های آگاهی نیز هستند، بنابراین باید به این ساختارها توجه بیشتری شود.

همکاری نواحی مختلف مغز برای خلق آگاهی

برخی از محققان معتقدند که رقص هماهنگ بین تالاموس و قشر پیشانی نشان می‌دهد که آگاهی محدود به لایه‌های بیرونی مغز نیست بلکه از تعامل سریع و پیچیده بسیاری از مناطق حاصل می‌شود.

آگاهی همانند نورافکنی که سوئیچ آن در اعماق مغز است

پژوهشگران مدت‌هاست آگاهی را به نورافکنی تشبیه می‌کنند، اما حالا به نظر می‌رسد که کلید روشن کردن این نورافکن در اعماق مغز قرار دارد. روشن کردن نقش این هسته‌ها دیدگاه ارزشمندی درباره چگونگی تقویت یا مهار سیگنال‌های ذهنی به ما می‌دهد.

تحول درک ما از توسعه آگاهی در مغز

ارزش داده‌های ثبت مستقیم مغزی

این تحقیق ابزارهای تازه‌ای در اختیار دانشمندان قرار داده تا نظریه‌های قدیمی درباره آگاهی را بازنگری کنند. یافته‌ها نشان می‌دهد که مبدأ ادراک آگاهانه ممکن است بسیار عمیق‌تر از آنچه تصور می‌شد، باشد.

علاوه بر این، مطالعه بر روی بیمارانی که الکترودهای کاشته شده داشتند فرصت نادری را فراهم کرد. ثبت مستقیم فعالیت مغزی تصویری بی‌سابقه از نحوه ارتباط نواحی مختلف مغز در زمان واقعی ارائه می‌دهد.

کاربردهای عملی در درمان اختلالات آگاهی و مغز

برخی معتقدند که درک بهتر از مکانیسم‌های آگاهی می‌تواند منجر به توسعه درمان‌های نوین برای اختلالات روان‌عصبی شود. هدف قرار دادن مدارهای تالاموسی شاید روزی راهگشای درمان مشکلاتی نظیر اختلالات توجه یا آگاهی باشد.

دیگران نیز بر این باورند که این تحقیقات چشم‌انداز جدیدی برای درک سازمان‌دهی مغز فراهم می‌کند که می‌تواند به سود افراد سالم و بیماران عصبی باشد.

این مطالعه در نشریه Science منتشر شده است.