مدل سازی مغز انسان با همه پیچیدگی های آن تقریباً غیرممکن است. به هر حال یک متخصص مغز و اعصاب در تلاش است
در دهه 90 ، هنگامی که او دانشجوی دکترای دانشگاه لوزان در سوئیس بود ، عصب شناس شان هیل پنج سال به مطالعه نحوه پاسخ مغز گربه به سر و صدا پرداخت. در آن زمان ، محققان می دانستند که دو ناحیه-قشر مخ ، که لایه بیرونی مغز است و تالاموس ، ساختاری شبیه مهره در نزدیکی مرکز-بیشتر کار را انجام می دهند. اما ، وقتی یک سیگنال شنوایی از طریق گوش وارد مغز شد ، به طور خاص چه اتفاقی افتاد؟ سیگنال به کدام قسمتهای قشر و تالاموس منتقل شد؟ و به چه ترتیب؟
پاسخ به چنین س سوالاتی می تواند به پزشکان در درمان کم شنوایی در انسان کمک کند. بنابراین ، برای کسب اطلاعات بیشتر ، هیل به همراه سرپرست خود و گروهی از تکنسین های آزمایشگاهی ، گربه ها را بیهوش کردند و الکترودهایی را در مغز آنها قرار دادند تا از آنچه در هنگام قرار گرفتن حیوانات در معرض صداها ، که از طریق هدفون های مینیاتوری به گوش آنها منتقل می شد ، نظارت کنند. کاوشگر هیل سپس سیگنال های مربوط به صداهای ایجاد شده توسط مغز را ضبط کرد.
آخرین مرحله این بود که گربه ها را از بین ببرند و مغز آنها را کالبد شکافی کنند ، این تنها راهی بود که هیل می توانست بررسی کند که کاوشگران خود را در کجا قرار داده است. این بخشی از مطالعه ای نبود که او از آن لذت برد. او در یک مزرعه خانوادگی در مین بزرگ شده بود و احترام زیادی برای همه زندگی های حساس قائل شده بود.
او به عنوان دانشجوی کارشناسی در نیوهمپشایر روی حلزون های حوضچه آزمایش کرده بود ، اما تنها پس از اطمینان از بیهوشی مناسب هر یک. او می گوید: “من مخصوصاً گربه ها را دوست داشتم ، اما من نیز عمیقا به نیاز به داده های حیوانات اعتقاد داشتم.” (به دلایل واضح ، دانشمندان مغز و اعصاب نمی توانند افراد انسانی را از بین ببرند و کالبد شکافی کنند.)
با گذشت زمان ، هیل به این فکر افتاد که آیا از داده های او به بهترین نحو ممکن استفاده می شود یا خیر. در آزمایشات گربه خود ، او حلقه های نوار مغناطیسی تولید کرد – چاپ هایی که شبیه طومارهای پیانو بازیکن بود. پس از اتمام تجزیه و تحلیل نوارها ، آنها را بسته بندی می کرد و در زیرزمین ذخیره می کرد.
او می گوید: “این بسیار ملموس بود.” “شما همه این داده ها را از حیوانات می بینید ، اما پس از آن چه اتفاقی می افتد؟ جعبه هایی وجود داشت که به احتمال زیاد هرگز دیگر به آنها نگاه نمی شد. ” اکثر محققان حتی نمی دانند آنها را از کجا پیدا کنند.
هیل با دو مشکل مرتبط با هم در علوم اعصاب روبرو شد: کمیابی داده ها و هدر رفتن داده ها. در طول پنج دهه گذشته ، تحقیقات مغزی به سرعت پیشرفت کرده است – ما درمان هایی برای پارکینسون و صرع ایجاد کرده ایم و حتی در بدترین حالت نیز مشخص کرده ایم که کدام قسمت های مغز باعث برانگیختگی ، عصبانیت ، ناراحتی و درد می شوند
– اما ما هنوز در ابتدای سفر هستم به عنوان مثال ، دانشمندان هنوز از راهی برای دانستن اندازه و شکل هر نوع نورون (یعنی سلول های مغزی) ، توالی RNA که بر رفتار آنها تأثیر می گذارد یا قدرت و فرکانس سیگنال های الکتریکی که بین آنها منتقل می شود ، استفاده می کنند. مغز انسان 86 میلیارد سلول عصبی دارد. این داده های زیادی برای جمع آوری و ضبط است.
اما ، در حالی که داده های مغزی یک منبع ارزشمند است ، دانشمندان تمایل دارند مانند مجموعه داران هنری مخفی آنها را قفل کنند. آزمایشگاههای سراسر جهان آزمایشات مغزی را با استفاده از فناوری پیچیده انجام می دهند ، از دستگاههای تصویربرداری مغناطیسی گرفته تا کاوشگرهای میکروسکوپی. این آزمایشها نتایجی را ایجاد می کند که سپس در مجلات منتشر می شود.
کار فارغ التحصیلی هیل در لوزان گاهی اوقات روحیه آور بود. او استدلال کرد که برای هزینه تحقیقات وی هم برای آزمایشگاهی که آن را انجام داده است و هم گربه هایی که مورد آزمایش قرار گرفته اند ، ارزش دارد ، داده های حاصله – شاید حتی تمام داده های مغز – باید در حوزه عمومی زندگی کنند.
اما دانشمندان عموماً ترجیح می دهند در این مورد اشتراک نگذارند. از این گذشته ، داده ها نوعی ارز هستند: به تولید یافته هایی کمک می کند که منجر به شغل ، پول و به رسمیت شناختن حرفه ای می شود. محققان از ارائه کالایی که برای دستیابی به آن زحمت زیادی کشیده اند ، بیزارند. هیل می گوید: “یک شوخی قدیمی وجود دارد ،” که دانشمندان عصب شناسی ترجیح می دهند مسواک را به اشتراک بگذارند تا داده ها
او معتقد است که اگر آنها از این بیزاری خودداری نکنند – و اگر به ذخیره اطلاعات در زیرزمین و هارد دیسک های رمزگذاری شده ادامه دهند – بسیاری از سوالات عمیق در مورد مغز بی پاسخ خواهند ماند. این فقط یک موضوع کنجکاوی دانشگاهی نیست: اگر ما درک خود را از مغز بهبود بخشیم ، می توانیم درمانهایی را توسعه دهیم که مدتهاست برای بیماریهای مهم روانی از ما دور شده اند.
در سال 2019 ، هیل مدیر مرکز Krembil برای Neuroinformatics تورنتو (KCNI) شد ، سازمانی که در تقاطع علوم اعصاب ، مدیریت اطلاعات ، مدل سازی مغز و روانپزشکی فعالیت می کند. فرض اساسی نورو انفورماتیک این است: مغز بزرگ است و اگر قرار است انسانها بتوانند آن را درک کنند ، علم مغز نیز باید بزرگ شود. هدف KCNI تجمیع داده های مغزی و استفاده از آنها برای ساخت مدل های کامپیوتری است که با گذشت زمان پیچیده تر می شوند
– همه اینها در درک پیچیدگی یک مغز واقعی است. حدود سی آزمایشگاه در سراسر جهان به صراحت به چنین کارهایی اختصاص داده شده است و تحت نظارت یک نهاد تنظیم کننده مرکزی ، موسسه هماهنگ کننده بین المللی فناوری اعصاب ، در سوئد هستند. اما KCNI به این دلیل برجسته است که در یک موسسه پزشکی تعبیه شده است: مرکز اعتیاد و سلامت روان (CAMH) ، بزرگترین بیمارستان روانپزشکی کانادا.
در حالی که بسیاری دیگر از آزمایشگاههای نوروآنفورماتیک به بررسی ژنتیک یا پردازش شناختی می پردازند ، KCNI به دنبال تخریب شرایطی مانند اسکیزوفرنی ، اضطراب و زوال عقل است. اولین حوزه تمرکز آن افسردگی است.
سید مهدی ساداتی هستم. عاشق مغز! داروساز و دانشجوی دکترای تخصصی علوم اعصاب. عضو تیم مرکز سلامت مغز دانا! از علاقه هام شناسوندن کارایی های هیجان انگیز مغز به زبان ساده به آدمهاست! جست و جو می کنم در افسردگی، داروهای موثر بر مغز و سایر بیماری های حوزه ی روان و البته نوروپلاستیسیتی!