در یک مطالعه جدید، محققان وجود دو نقشه مجزا در ناحیه موتور ثانویه مغز را کشف کرده‌اند. این تحقیق دیدگاه جدیدی درباره چگونگی هماهنگ‌سازی برنامه‌ریزی فضایی و هدایت در مغز ارائه می‌دهد.
این دو نقشه – یکی متمرکز بر خود و دیگری متمرکز بر جهان – اطلاعات ارزشمندی در مورد نحوه مدیریت مغز بر وظایف پیچیده، از جمله برنامه‌ریزی حرکات و درک موقعیت خود در محیط ارائه می‌دهد.
این کشف برجسته می‌تواند تأثیرات گسترده‌ای بر درک بیماری‌های عصبی مختلف (مانند سکته مغزی) که توجه فضایی را مختل کرده و توانایی فرد در هدایت محیط را کاهش می‌دهد، داشته باشد.
این تحقیق راه‌های جدیدی برای درمان‌های هدفمند باز می‌کند که می‌تواند فرآیند بهبودی را تسریع کرده و کیفیت زندگی بیماران مبتلا به این بیماری‌ها را بهبود بخشد.
نقشه‌های دوتایی در مغز
دکتر جفری ارلیش، رهبر گروه در مرکز ساینزبری ولکام در دانشگاه UCL، گفت: “ما کشف کردیم که قشر پیش‌حرکتی از یک سیستم مختصات متمرکز بر خود برای برنامه‌ریزی فضایی استفاده می‌کند، اما همچنین نقشه‌ای متمرکز بر جهان را رمزگذاری می‌کند که برای تعیین موقعیت فعلی بدن در جهان استفاده می‌شود”.
“این اطلاعات متمرکز بر خود و جهان به صورت ضربی در نورون‌های فردی ترکیب می‌شود، که این امر تجزیه اطلاعات را در مراحل بعدی آسان‌تر می‌کند.”
این مطالعه که در ژورنال علوم اعصاب منتشر شده است، یک وظیفه جدید معرفی می‌کند که به محققان امکان داد تا با استفاده از تکنیک‌های یادگیری ماشینی، تفاوت بین چارچوب‌های مرجع متمرکز بر خود و جهان را تفکیک کنند.
کارشناسان فعالیت‌های عصبی در ناحیه میدانی جهت‌یابی پیشانی (FOF)، که بخشی از قشر حرکتی ثانویه در موش‌ها است، را ثبت کردند تا این اطلاعات را رمزگشایی کنند.
چگونگی انتقال مغز بین نقشه‌ها
دکتر ارلیش توضیح داد: “تصور کنید از شما پرسیده شود که نزدیک‌ترین کافی‌شاپ کجاست. شما می‌توانید بگویید ‘مستقیم بروید و به چپ بپیچید’ (دستورالعمل‌های متمرکز بر خود) یا ‘به شمال بروید و سپس به شرق’ (دستورالعمل‌های متمرکز بر جهان)”.
“ما می‌خواهیم بفهمیم که چگونه مغز بین این چارچوب‌های مرجع انتقال می‌یابد و آن‌ها را به عمل تبدیل می‌کند.”
وظیفه‌ای که برای موش‌ها طراحی شده بود، شامل تمرین دقیق آن‌ها برای قرار دادن بینی در سوراخ شروع مشخصی بود که پس از آن یک چراغ روشن می‌شد تا سوراخ هدف را نشان دهد.
این فرآیند نیاز داشت تا موش‌ها بر نشانه بصری تمرکز کنند که به عنوان راهنمای حرکت بعدی آن‌ها عمل می‌کرد و درک آن‌ها از چیدمان فضایی را تقویت می‌کرد.
پس از یک نشانه شنیداری، موش‌ها به سوی سوراخ هدف حرکت می‌کردند تا جایزه دریافت کنند، که این کار ارتباط بین نشانه‌ها و اقداماتشان را تقویت می‌کرد.
دوره انتظار حیاتی بین ظاهر شدن نشانه بصری و سیگنال شنیداری به محققان این امکان را داد تا به دقت فعالیت عصبی را زیر نظر بگیرند.
این توقف فرصتی برای تفکیک مرحله برنامه‌ریزی مغز از عمل بعدی فراهم کرد و به کارشناسان اجازه داد تا تشخیص دهند که آیا ناحیه میدانی جهت‌یابی پیشانی (FOF) از نقشه متمرکز بر خود یا جهان برای برنامه‌ریزی فضایی استفاده می‌کند.
نقشه کشف شده در ناحیه میدانی جهت‌یابی پیشانی
دکتر ارلیش توضیح داد: “با افزودن پیچیدگی کافی به وظیفه خود، توانستیم کنترل خوبی بر زمان‌بندی‌های آزمایش داشته باشیم. این رویکرد به ما اجازه داد تا ابعاد مختلف بازنمایی را جدا کنیم”.
نکته جالب این بود که محققان یک نقشه متمرکز بر جهان را در ناحیه میدانی جهت‌یابی پیشانی کشف کردند، یافته‌ای که قبلاً گزارش نشده بود.
دکتر ارلیش افزود: “ما از یافتن یک نقشه متمرکز بر جهان در FOF شگفت‌زده شدیم زیرا این موضوع هرگز پیش‌تر گزارش نشده بود. ما می‌خواهیم بررسی کنیم که این اطلاعات مربوط به موقعیت برای چه کاربردی استفاده می‌شود و در چه شرایطی از نظر عملکردی مهم می‌شود”.
نقشه‌های مغز و توجه فضایی
نقشه‌های مغزی نقش حیاتی در شکل‌گیری نحوه درک، هدایت و تعامل ما با جهان ایفا می‌کنند. آن‌ها برای کنترل حرکتی، درک حسی و آگاهی فضایی ضروری هستند و روابط بین بدن ما و محیط اطراف را نشان می‌دهند.
در این مطالعه، کشف نقشه‌های متمرکز بر خود و جهان، درک جدیدی از نحوه پردازش اطلاعات فضایی مختلف توسط مغز ارائه می‌دهد.
این دو نقشه به صورت هماهنگ عمل می‌کنند و به مغز امکان می‌دهند تا حرکات را برنامه‌ریزی کرده و از طریق فضا هدایت کند، که انعطاف‌پذیری فوق‌العاده آن را نشان می‌دهد.
درک عمیق‌تر از چگونگی شکل‌گیری و حفظ این نقشه‌ها می‌تواند بینش‌های مهمی در مورد بیماری‌های عصبی که آگاهی فضایی را مختل می‌کنند، ارائه دهد.
این دانش ممکن است راه را برای درمان‌های جدیدی باز کند که هدف آن‌ها بهبود توجه فضایی و کمک به بهبودی در بیماران با شرایطی مانند غفلت فضایی است.
پیامدهای گسترده‌تر مطالعه
تیم تحقیقاتی اکنون در حال بررسی چگونگی عملکرد این نقشه‌های دوتایی در وظایفی که شامل دستورالعمل‌های متمرکز بر جهان می‌شوند، و همچنین تحقیق در مورد نحوه برنامه‌ریزی مغز برای توالی‌های پیچیده‌تر حرکات است.
یافته‌ها می‌توانند پیامدهای قابل توجهی در درک ارتباط بین توجه فضایی و اختلالات عصبی داشته باشند و این پتانسیل را دارند که به درمان‌های جدید برای بیماری‌هایی مانند سکته مغزی کمک کنند.
این مطالعه در ژورنال JNeurosci منتشر شده است.
