یک منطقه کلیدی مغز به صورت مشابه در نوزادان و بزرگسالان پاسخ می دهد

در قشر بینایی مغز بزرگسالان، ناحیه کوچکی برای پاسخ دادن به چهره‌ها تخصصی شده است، در حالی که مناطق مجاور ترجیحات زیادی برای بدن یا صحنه‌هایی مانند مناظر نشان می‌دهند.

دانشمندان علوم اعصاب مدت‌ها فرضیه‌ای را مطرح کرده‌اند که برای ایجاد این نواحی در کودکان سال‌ها تجربه بصری لازم است. با این حال، یک مطالعه جدید MIT نشان می دهد که این مناطق خیلی زودتر از آنچه قبلا تصور می شد شکل می گیرند. در مطالعه‌ای روی نوزادان بین دو تا نه ماهگی، محققان مناطقی از قشر بینایی نوزاد را شناسایی کردند که از قبل ترجیحات زیادی برای چهره‌ها، بدن‌ها یا صحنه‌ها نشان می‌دهند، درست مانند بزرگسالان.

ربکا ساکس، پروفسور مغز و علوم شناختی جان دبلیو جارو، عضو MIT می‌گوید: «این داده‌ها تصویر ما را از رشد نشان می‌دهد، و باعث می‌شود که مغز نوزادان از جهات بیشتر و زودتر از آنچه فکر می‌کردیم شبیه به بزرگسالان به نظر برسد. موسسه تحقیقات مغز مک گاورن و نویسنده ارشد مطالعه جدید.

محققان با استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI)، داده‌های قابل استفاده بیش از 50 نوزاد را جمع‌آوری کردند، تعداد بسیار بیشتر از هر آزمایشگاه تحقیقاتی که قبلاً توانسته است اسکن کند. این به آنها اجازه داد تا قشر بینایی نوزاد را به روشی بررسی کنند که تا به حال ممکن نبود.

هدر کوساکوفسکی، دانشجوی کارشناسی ارشد MIT و نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «این نتیجه‌ای است که باعث می‌شود بسیاری از مردم واقعاً با درک خود از مغز نوزاد، نقطه شروع رشد، و خود توسعه دست و پنجه نرم کنند. مطالعه، که امروز در زیست شناسی فعلی.

مناطق متمایز

بیش از 20 سال پیش، نانسی کانویشر، پروفسور والتر ای. روزنبلیت در علوم اعصاب شناختی در MIT، از fMRI برای کشف ناحیه دوکی شکل صورت استفاده کرد: ناحیه کوچکی از قشر بینایی که بسیار قوی‌تر از هر نوع دیگر بصری به چهره‌ها پاسخ می‌دهد. ورودی

از آن زمان، کانویشر و همکارانش همچنین بخش‌هایی از قشر بینایی را شناسایی کرده‌اند که به اجسام (ناحیه خارج از بدن یا EBA) و صحنه‌ها (ناحیه مکان پاراهیپوکامپ یا PPA) پاسخ می‌دهند.

کانویشر که یکی از اعضای مرکز مغز، ذهن و ماشین‌های MIT و نویسنده کتاب است، می‌گوید: «این مجموعه از مناطق عملکردی بسیار متمایز وجود دارد که تقریباً در هر بزرگسال در یک مکان وجود دارد. مطالعه جدید “این همه این سوالات را در مورد چگونگی توسعه این مناطق ایجاد می کند. چگونه آنها به آنجا می رسند، و چگونه می توان مغزی ساخت که چنین ساختار مشابهی در هر فرد داشته باشد؟”

یکی از راه‌های تلاش برای پاسخ به این سؤالات، بررسی این است که چه زمانی این مناطق بسیار انتخابی برای اولین بار در مغز ایجاد می‌شوند. یک فرضیه قدیمی این است که چندین سال تجربه بصری لازم است تا این مناطق به تدریج برای اهداف خاص خود انتخاب شوند. دانشمندانی که قشر بینایی را مطالعه می کنند، الگوهای انتخابی مشابهی را در کودکان 4 یا 5 ساله یافته اند، اما مطالعات کمی روی کودکان کوچکتر از آن انجام شده است.

در سال 2017، ساکس و یکی از دانشجویان فارغ التحصیلش، بن دین، اولین استفاده موفق از fMRI را برای مطالعه مغز نوزادان بیدار گزارش کردند. این مطالعه که شامل داده‌های 9 نوزاد بود، نشان داد که در حالی که نوزادان مناطقی دارند که به چهره‌ها و صحنه‌ها پاسخ می‌دهند، این مناطق هنوز انتخابی بالایی نداشتند. به عنوان مثال، ناحیه صورت دوکی نسبت به هر نوع ورودی دیگر، از جمله بدن انسان یا صورت حیوانات دیگر، ترجیح زیادی برای صورت انسان نشان نمی دهد.

با این حال، آن مطالعه به دلیل تعداد کم افراد و همچنین به دلیل تکیه آن بر یک سیم پیچ fMRI که محققان به ویژه برای نوزادان ساخته بودند، محدود شد، که تصویربرداری با وضوح بالا به اندازه سیم پیچ های مورد استفاده برای بزرگسالان ارائه نمی داد.

برای مطالعه جدید، محققان می خواستند سعی کنند داده های بهتری را از نوزادان بیشتری به دست آورند. آنها اسکنر جدیدی ساختند که برای نوزادان راحت‌تر و همچنین قدرتمندتر است، با وضوحی مشابه اسکنرهای fMRI که برای مطالعه مغز بزرگسالان استفاده می‌شود.

پس از رفتن به اسکنر تخصصی، همراه با یکی از والدین، نوزادان فیلم هایی را تماشا کردند که چهره، اعضای بدن مانند لگد زدن پاها یا تکان دادن دست ها، اشیایی مانند اسباب بازی ها یا صحنه های طبیعی مانند کوه را نشان می داد.

محققان نزدیک به 90 نوزاد را برای این مطالعه انتخاب کردند، داده‌های fMRI قابل استفاده از 52 نوزاد را جمع‌آوری کردند که نیمی از آنها داده‌هایی با وضوح بالاتر جمع‌آوری‌شده با استفاده از سیم‌پیچ جدید داشتند. تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که نواحی خاصی از قشر بینایی نوزاد پاسخ‌های بسیار انتخابی به صورت، اعضای بدن و صحنه‌های طبیعی نشان می‌دهند، در همان مکان‌هایی که این پاسخ‌ها در مغز بزرگسالان دیده می‌شود. با این حال، گزینش پذیری برای صحنه های طبیعی به اندازه صورت یا اعضای بدن قوی نبود.

مغز نوزاد

این یافته‌ها نشان می‌دهد که تصور دانشمندان از چگونگی رشد مغز نوزاد ممکن است نیاز به بازنگری داشته باشد تا مشاهدات را در نظر بگیرد که این مناطق تخصصی زودتر از چیزی که انتظارش را داشت شبیه مناطق بزرگسالان می‌شوند.

کوساکوفسکی می‌گوید: «چیزی که در مورد این داده‌ها بسیار هیجان‌انگیز است این است که نحوه درک ما از مغز نوزاد را متحول می‌کند. “تئوری های زیادی در زمینه علوم اعصاب بصری رشد کرده اند تا با این دیدگاه سازگار شوند که برای ظهور این مناطق تخصصی به سال ها توسعه نیاز دارید. و آنچه ما می گوییم در واقع این است که نه، شما واقعاً به چند ماه زمان نیاز دارید. “

از آنجایی که داده‌های آن‌ها در ناحیه‌ای از مغز که به صحنه‌ها پاسخ می‌دهد به اندازه مکان‌های دیگر که نگاه می‌کردند قوی نبود، اکنون محققان قصد دارند مطالعات بیشتری را در این منطقه دنبال کنند، این بار تصاویر نوزادان را روی صفحه‌ای بسیار بزرگ‌تر نشان دهند. تجربه حضور در یک صحنه را بیشتر تقلید کنید. برای این مطالعه، آنها قصد دارند از طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIRS)، یک تکنیک تصویربرداری غیرتهاجمی استفاده کنند که نیازی به حضور شرکت‌کننده در داخل اسکنر ندارد.

ساکس می‌گوید: «این به ما اجازه می‌دهد بپرسیم که آیا نوزادان جوان به صحنه‌های بصری که در این مطالعه به دلیل محدودیت‌های بصری تنظیمات آزمایشی در اسکنر دست کم گرفته‌ایم، پاسخ‌های قوی دارند یا خیر.

محققان اکنون در حال تجزیه و تحلیل بیشتر داده‌هایی هستند که برای این مطالعه جمع‌آوری کرده‌اند، به این امید که اطلاعات بیشتری در مورد چگونگی پیشرفت ناحیه صورت دوکی شکل از کوچک‌ترین نوزادانی که مطالعه کرده‌اند تا مسن‌ترین آنها بیاموزند. آنها همچنین امیدوارند آزمایش‌های جدیدی را برای بررسی سایر جنبه‌های شناخت، از جمله نحوه واکنش مغز نوزادان به زبان و موسیقی انجام دهند.