هنگامی که حتی در مورد چگونگی تعامل با جهان تصمیمات ساده ای می گیریم، به محاسباتی که توسط شبکه های عصبی انجام می شود، متکی هستیم. اما این شبکه های عصبی دقیقاً چه چیزی را محاسبه می کنند؟ پاسخ به این سؤال مستلزم اندازه گیری فعالیت تعداد زیادی نورون در مغز است.
اکنون تیمی از محققان استنفورد یک تکنیک نوری تهیه کرده اند که می تواند همزمان فعالیت نورون های پخش شده در کل سطح قشر مغز موش، بخش مهمی از مغز که در تصمیم گیری نقش دارد، را مشاهده کنند. آنها یافته های خود را در ماه مه در مجله Neuron منتشر کردند.
مطالعات نوری مغز کاملاً جدید نیست. محققان می دانند چگونه می توانند فعالیت مغز را با استفاده از رنگهای فلورسنت و پروتئینهایی که در هنگام شلیک فعالیت نورون ساطع می شوند، ردیابی کنند. با این حال، تاکنون، چنین تکنیک های نوری نتوانسته اند این فعالیت های نوری را از بسیاری از نورون ها، که در سطح منحنی قشر مغز توزیع شده است، ثبت کنند.
تکنیکی به نام COSMOS فیلم هایی از فعالیت عصبی را در سراسر منحنی قشر مغز مغز موش ثبت می کند.
محققان استنفورد برای غلبه بر یکسری موانع، میکروسکوپ دوتایی را طراحی کردند – مشابه عینکهای دو قسمتی- که به آنها امکان می دهد تمام سطح منحنی مغز را در کانون توجه قرار دهند.
میکروسکوپ bifocal با استفاده از یک دوربین واحد برای ثبت همزمان دو فیلم از فعالیت عصبی: یکی متمرکز بر طرفین مغز و دیگری متمرکز بر وسط، یک نمای جانبی را در کنار آن در یک فیلم نشان می دهد. محققان سپس به صورت محاسباتی سیگنال ها را بررسی کرده و زمان، شدت و مدت زمان نورون ها را هنگام شلیک اندازه می گیرند.
محققان این سیستم را مشاهده قشری با استفاده از نمونه گیری نوری Synchronous Multifocal Optical یا COSMOS می نامند. علاوه بر مطالعه کنترل حرکتی و تصمیم گیری، تیم همچنین از COSMOS برای مطالعه ادراک حسی در حیوانات و به عنوان یک روش غربالگری برای توسعه داروهای روانشناختی بهتر استفاده می کند.
نمونه اولیه سیستم COSMOS برای ساخت نسبتاً ساده است و کمتر از 50،000 دلار قیمت دارد که صدها هزار دلار ارزانتر از سایر سیستمهای نوری برای ثبت دینامیک جمعیت های عصبی است. برای ترغیب بیشتر به کارگیری و توسعه تکنیک، نویسندگان یک وب سایت با دستورالعمل های آن ساخته اند تا محققان دیگر بتوانند سیستم های COSMOS خود را بسازند.
برای اطلاعات بیشتر به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
Cortical Observation by Synchronous Multifocal Optical Sampling Reveals Widespread Population Encoding of Actions, Neuron 2020
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.