سالهاست اعتقاد بر این است که مناطق حرکتی مغز حرکت در قسمتهای خاصی از بدن را کنترل می کنند. با این حال، تیمی از دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه استنفورد و دانشگاه براون اخیراً یافته های مطالعه جدید خود را در ژورنال Cell منتشر کرده اند که نشان می دهد “ناحیه حرکتی دست” به کل بدن متصل می شود.
تحقیقات قبلی به دانشمندان علوم اعصاب اجازه داده است تا همبستگی های عصبی عملکرد انسان را، از افکار گرفته، ذخیره حافظه و پردازش زبان، تا کنترل حرکت آگاهانه درک کنند.
با این حال، در حالی که مغز از لحاظ عملکردی نقشه برداری شده است، تاکنون، نقشه برداری از فعالیت در سطح نورون فرد دشوار بوده است.
برای غلبه بر این محدودیت، محققان راهی را برای ثبت فعالیت تک نورونی با کاشت میکروالکترود در مغز ابداع کرده اند.
در مطالعه ای که یک تلاش مشترک بین دانشمندان دانشگاه استنفورد و دانشگاه براون بود، این الکترودها در مغز دو شرکت کننده قرار گرفتند و نشان داد، نواحی مغزی که قبلاً تصور می شد حرکات دست را تنظیم می کند، در واقع در طیف وسیعی از عملکردهای حرکتی نقش دارد.
برای مدت زمان طولانی، قشر موتور انسان از نظر عملکردی جدا در نظر گرفته شده است چرا که تصور می شد کنترل قسمت های خاصی از بدن را بر عهده دارد. برای اولین بار، این تئوری نشان داده است که این همه ماجرا نیست، مناطقی که کنترل دست و بازو را بر عهده دارند، اطلاعات کل بدن را دریافت می کنند.
هر چهار اندام به هم پیوند دارند
این مطالعه بخشی از یک پروژه تحقیقاتی گسترده تر با نام BrainGate2 است که هدف آن توسعه و آزمایش دستگاه های جدیدی است که قابلیت های از دست رفته افرادی را که از شرایط عصبی رنج می برند، زنده کند. توسعه رابط های مغزی و رایانه ای (BCI) تمرکز اصلی این تحقیق است.
مطالعه حاضر شامل دو شرکت کننده می باشد که از تتراپلژی مزمن رنج می برند.
محققان در هر دو شرکت کننده یک مجموعه الکترود را در ناحیه ای خاص از قشر حرکتی مغز کاشتند. تحقیقات قبلی حاکی از آن است که این ناحیه مغز به طور خاص در کنترل حرکت فقط دست و بازو نقش دارد.
از شرکت کنندگان خواسته شد حرکات خاصی انجام دهند و پتانسیل های عمل ایجاد شده توسط نورون های فردی توسط الکترودها ثبت شد.
محققان مشاهده کردند که این ناحیه نه تنها هنگامی که کارها نیاز به حرکت دست و بازو دارد، بلکه در صورت نیاز به صورت، پا و سایر قسمت های بدن نیز فعال می شوند.
این تیم همچنین دریافتند که الگوهای فعالیت عصبی مربوط به ایجاد حرکات مشخص، مانند حرکت دادن مچ دست یا مچ پا، بسیار شبیه به آنچه انتظار می رود، وجود دارد.
این یافته ها نشان می دهد که تمام اندامهای بدن به طور غیر منتظره ای با هم مرتبط هستند.
رابط های مغز و کامپیوتر آینده
آنچه در یافته های این تیم قابل توجه است این موضوع است که به دانشمندان کمک می کند تا BCI های بصری و مؤثر تری ایجاد کنند تا افراد با اشکال مختلف فلج بتوانند دوباره حرکت کنند. پیش از این، دانشمندان تصور می کردند که برای بازیابی مجدد حرکت، الزام به قرار دادن الکترود ها در نواحی مختلف و در سراسر قشر موتور وجود دارد.
با این یافته ها، دانشمندان اکنون معتقدند که آنها می توانند حرکات را با استفاده از کاشت ایمپلنت در فقط یک ناحیه کنترل کنند.
این تحقیق ممکن است به برنامه هایی منجر شود که به افراد دارای مشکلات حرکتی و فلج کمک می کند تا ارتباط خود را با یک کامپیوتر برقرار کنند.
محققان سیستمی را تصور می کنند که در آن انواع مختلفی از حرکات بدن می تواند به رایانه متصل شود، این امکان را می دهد که شخصی که استفاده از گفتار را از دست داده است بتواند از رایانه استفاده کند. با این حال، قبل از اینکه دانشمندان بتوانند چنین سیستمی را توسعه دهند، تحقیقات بیشتری با گروه های بزرگتر از مردم باید انجام بگیرد.
برای اطلاعات بیشتر به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
Willet, F.R. et al. (2020). Hand Knob Area of Premotor Cortex Represents the Whole Body in a Compositional Way. Cell.
درباره نویسنده
دکتر علی محمد کمالی فارغ التحصیل دکترای تخصصی علوم اعصاب از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، بیش از 15 سال است که در زمینه پژوهش، تدریس و فعالیت های اجرایی در حوزه علوم اعصاب فعالیت و تجربه دارد. وی همچنین در ارتقا عملکرد های شناختی با استفاده از نوروتکنولوژی و مطالعات خواب تخصص ویژه ای دارد. او یکی از بنیانگذاران انستیتو سلامت مغز دانا است، (گروهی که سلامت مغز را اولویت جامعه می داند).
دکتر کمالی بیش از 50 مقاله پژوهشی (h-index 13) در مجلات معتبر علمی به چاپ رسانده و در حال حاضر مدیر عامل انستیتو سلامت مغز دانا است. بعلاوه به عنوان پژوهشگر ارشد واحد مغز، شناخت و رفتار دپارتمان علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز مشغول فعالیت می باشد. می توانید پژوهش او را در Google Scholar دنبال کنید.
دکتر کمالی علاوه بر تخصص در زمینه علوم اعصاب، سال ها است که به عنوان مدیر اجرایی مجله علوم پزشکی پیشرفته و فناوری های کاربردی (JAMSAT) مشغول به فعالیت است. همچنین به عنوان دبیر اجرایی انجمن علوم اعصاب ایران شاخه فارس فعالیت می کند.