آخرین مطالب

محققان مکانیسم مسئول انتقال اطلاعات بین مناطق مختلف مغز را کشف کردند


محققان مکانیسم مسئول انتقال اطلاعات بین مناطق مختلف مغز را کشف کردند

شکلی که نورون های القا کننده همزمانی (سلول های گرانول) را با رنگ قرمز نشان می دهد، در حالی که بقیه نورون ها با رنگ آبی مشخص شده اند. فقط نورون های قرمز را می توان از طریق فلاش های نور فعال کرد (روش اپتوژنتیک). این روش به فعال سازی اپتوژنتیکی خاص این نورون ها اجازه می دهد. اعتبار: تل دلال

در اوایل قرن بیستم، دانشمندان شروع به ثبت فعالیت مغز با استفاده از الکترودهای متصل به پوست سر کردند. آنها در کمال تعجب دیدند که فعالیت مغز با سیگنال های صعودی و نزولی آهسته و سریع مشخص می شود که متعاقباً “امواج مغزی” نامیده شدند.

از آن زمان، امواج مغزی به طور فشرده در زمینه دخالت آنها در پردازش و انتقال اطلاعات بین مناطق مختلف مغز مورد مطالعه قرار گرفته است. در مغز سالم، تغییر در شدت موج در زمینه طیف وسیعی از فعالیت های شناختی مانند حافظه و یادگیری مشاهده شده است. علاوه بر این، بسیاری از مطالعات نشان داده اند که تغییرات در شدت و فرکانس امواج نشان دهنده صرع، اوتیسم یا بیماری های عصبی مانند پارکینسون و آلزایمر است. برای مثال بیماری آلزایمر با کاهش شدید شدت موج در یک فرکانس مشخص مشخص می شود، در حالی که صرع با افزایش بسیار شدید و غیرطبیعی در شدت موج در فرکانس متفاوت مشخص می شود.

در حال حاضر مشخص شده است که امواج مغزی فعالیت همزمان ده ها هزار سلول عصبی (نورون ها) را بیان می کنند، بنابراین افزایش طبیعی شدت موج، فعالیت همزمان گروه های مختلف نورون ها را به منظور انتقال اطلاعات بیان می کند. اما چرا و چگونه این امواج به انتقال صحیح اطلاعات در مغز کمک می کنند؟

مطالعه جدیدی که توسط دانشجوی دکترا تال دلال در آزمایشگاه پروفسور رفیع حداد، از مرکز تحقیقات چند رشته ای مغز گوندا (گلدشمید) در دانشگاه بار-ایلان در اسرائیل انجام شد، بر این سوال کلیدی تمرکز دارد. در مطالعه منتشر شده در گزارش های سلولیمحققان سطح همگام سازی را در ناحیه ای از مغز که اطلاعات را منتقل می کند تغییر دادند. آنها سپس بررسی کردند که چگونه این امر بر انتقال اطلاعات تأثیر می گذارد و چگونه ناحیه ای از مغز که اطلاعات را دریافت می کند آن را درک می کند.

این تحقیق بر روی نواحی مغزی که بخشی از سیستم بویایی یا حس بویایی است که با شدت امواج مغزی قوی مشخص می شود، متمرکز شد. نوع خاصی از نورون در این ناحیه مسئول ایجاد فعالیت امواج مغزی همزمان است. برای افزایش یا کاهش همگام‌سازی، محققان از اپتوژنتیک استفاده کردند، روشی که اجازه می‌دهد فعالیت‌های عصبی، درست مانند یک سوئیچ، با پرتاب فلاش نور بر روی مغز، خاموش و روشن شود. به این ترتیب، فعالیت نورون‌های همگام‌سازی را می‌توان روشن یا خاموش کرد تا بررسی شود که چگونه تغییر فعالیت همگام‌سازی شده بسیاری از نورون‌ها در یک ناحیه بر انتقال اطلاعات به ناحیه بعدی، که اطلاعات را می‌خواند، تأثیر می‌گذارد.

محققان مکانیسم مسئول انتقال اطلاعات بین مناطق مختلف مغز را کشف کردند

نورون های القا کننده همزمانی با رنگ سبز مشخص شده اند تا توانایی خاموش کردن فعالیت خود را از طریق فلاش های نور منعکس کنند. اعتبار: تل دلال

ناحیه اولیه یا “بالا دست” که با افزایش یا کاهش همزمانی دستکاری می شود، جایی است که پردازش اولیه در سیستم بویایی انجام می شود. از آنجا اطلاعات هماهنگ یا غیر همگام، بسته به دستکاری، به ناحیه ثانویه یا “پایین دست” سیستم بویایی که مسئول پردازش سطح بالاتر است، منتقل می شود.

محققان دریافتند که افزایش همزمانی نورون‌ها در ناحیه بالادست مغز که اطلاعات را منتقل می‌کنند، منجر به بهبود قابل توجهی در انتقال و پردازش اطلاعات در ناحیه پایین‌دست می‌شود. برعکس، وقتی همگام سازی کاهش یافت، نمایش اطلاعات در منطقه پایین دست مختل شد.

یک کشف غیرمنتظره نیز رخ داد. ما متعجب شدیم وقتی متوجه شدیم که فعال کردن نورون های القا کننده همزمانی باعث کاهش سطح کلی فعالیت در ناحیه بالادست می شود، بنابراین انتظار می رفتیم اطلاعات کمتری به منطقه پایین دست منتقل شود. اما این واقعیت است که خروجی از دالال توضیح می‌دهد که منطقه بالادست هماهنگ است، کاهش کلی فعالیت را جبران می‌کند و حتی انتقال اطلاعات را بهبود می‌بخشد.

محققان از این موضوع به اهمیت فعالیت همزمان مغز برای انتقال و پردازش اطلاعات نتیجه گرفتند. هنگامی که هزاران نورون هماهنگ می شوند، در مقایسه با وضعیتی که در آن فعالیت ناهمزمان است و هر نورون بدون توجه به گروه به طور مستقل عمل می کند، انتقال اطلاعات در مغز قدرتمندتر و قابل اعتمادتر انجام می شود. دلال می گوید که این را می توان به تظاهرات ده ها هزار نفر در یک میدان عمومی در مقایسه با تظاهرکنندگان پراکنده در مکان های مختلف تشبیه کرد. قدرت فعالیت مشترک و همگام در مقایسه با فعالیت مستقل و غیرهمگام بسیار زیاد است.

این یافته ممکن است توضیح دهد که چرا کاهش در فعالیت همزمان، که بیانگر کاهش شدت امواج مغزی است، ممکن است منجر به اختلال شناختی در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند آلزایمر شود. دلال می‌گوید: «تا به امروز، مطالعات ارتباط بین کاهش همزمانی و بیماری‌های عصبی را نشان داده‌اند، اما نشان نداده‌اند که چرا و چگونه این اتفاق می‌افتد». ما در مطالعه خود نشان داده‌ایم که چگونه همگام‌سازی به انتقال و پردازش اطلاعات در مغز کمک می‌کند و این ممکن است دلیلی باشد که در نهایت شاهد اختلالات شناختی در بیماران هستیم.

مطالعه دلال و پروفسور حداد گزینه های جدیدی را برای درمان بیماری های عصبی ارائه می دهد. این امکان وجود دارد که فعالیت غیرعادی مغز در آینده از طریق تحریک خاص نورون‌های خاص، مانند فلاش‌های نوری که برای دستکاری در این مطالعه استفاده می‌شود، اصلاح شود تا همگام‌سازی را به سطح مورد نیاز برای فعالیت طبیعی مغز بازگرداند.


شنیدن از طریق لب خوانی


اطلاعات بیشتر:
تال دالال و همکاران، همگام سازی بالادست γ، پردازش بو را در نورون های پایین دست افزایش می دهد. گزارش های سلولی (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110693

ارائه شده توسط دانشگاه بار ایلان

نقل قول: محققان مکانیسم مسئول انتقال اطلاعات بین مناطق مختلف مغز را کشف کردند (2022، 25 مه) در 25 مه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-05-mechanism-responsible-regions-brain.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.