انتشارات مهرسا

نوشته شده توسط کارل شرمن نورون شرکت عاشق. افکار ، احساسات و اعمال ما در اثر عبور سیگنال های الکتریکی از دیگری به دیگری بوجود می آیند. در مقیاس بزرگتر ، سلول های عصبی در ساختارهای پیچیده در سراسر مغز به هم پیوند می خورند. به عبارت دیگر ، مغز انسان شبکه ای از شبکه ها است. یک سیستم پیچیده و یکپارچه که عملیات را بین میلیاردها واحد هماهنگ می کند. از عملکردهای ساده حسی - حرکتی مانند درک رنگ یا حرکت انگشت گرفته تا عملیات شناختی پیچیده که حافظه ، قضاوت اخلاقی و تصورات را متعادل می کند ، زندگی ذهنی از اتصال متصل می شود.

با قدردانی از نقش آن در عملکرد مغز ، و فن آوری همیشه در حال پیشرفت برای روشن کردن پیچیدگی های آن ، اتصال به کانون تحقیقات علوم اعصاب تبدیل شده است.
این دیدگاه ها در قرن نوزدهم با کشفیات مانند شناسایی بروکا و ورنیکه در شناسایی مراکز زبان واقع در نیمکره چپ اما به سایر قسمت های مغز و سیستم های گسترده توزیع شده در حافظه ، همگرا شدند. برخی مفهوم امروزی نورون ها ، مدارها و مناطق مربوط به مکان و در عین حال متصل به یکدیگر را "موقعیت مکانی اصلاح شده" می نامند.

تاریخچه مختصری مفاهیم مدرن ارتباطات ریشه در نظریه های متقابل و قرن ها در رابطه بین ساختار مغز و عملکرد دارند: 

موقعیت گرایی عملکردهای مغز را به قطعات کاملا مشخص قشر مغز اختصاص می دهد. طبق نظریه فرنولوژی"ظرفیت هایی مانند عشق ، کنجکاوی و عزت نفس با توجه به اندازه قسمت های مغزی مربوطه تعیین می شود که ممکن است از برجستگی های جمجمه نتیجه گرفته شود. " تئوری جامع یا برابری توانایی معتقد است که پدیده های ذهنی توسط کل مغز ، بنابراین تلاش برای برابر کردن عملکرد با منطقه به طور حتم گمراه کننده است.

کاوش اتصال بینایی مغز به عنوان یک شبکه چند لایه منجر به پیگیری اتصال ، نقشه ای دقیق از سیم کشی مغز شده است. این اصطلاح همان تشابه ژنوم ، طرح اصلی ژن های یک ارگانیسم بود. مانند ژنوم ، این مفهوم الهام بخش ابتکاری تحقیقاتی بودجه ای با بودجه فدرال است: از سال 2010 ، پروژه   انسانی کانکتوم (Human Connectome ) داده های محققان را که نشان دهنده دانش جمعی ما از سازمان مغز است جمع آوری کرده و در دسترس قرار داده است. مقیاس از نظر میکروسکوپی ، این یک شبکه ریز دانه از میلیاردها نورون است که هرکدام به 10 هزار نفر دیگر متصل هستند. در سطوح متوسط ، مجموعه ها یا ستون های سلول های عصبی متصل به ساختارهایی عمل می کنند که از همدیگر استفاده می کنند ، مانند قشر شنوایی. در بالاترین سطح ، این ساختارها یک شبکه درهم پیچیده مغز را تشکیل می دهند.

محققان با استفاده از تصویربرداری از مغز و مدل سازی رایانه ای می توانند سه نوع اتصال را درک کنند:

اتصال ساختاری :

1. اتصال ساختاری به شبکه هایی گفته می شود که از نظر جسمی برای تشکیل مغز متحد می شوند. چالش نگاشت میلیاردها نورون بهم پیوسته دلهره آور است ، اما پیشرفت در میکروسکوپ الکترونی ، استفاده از پروتئین های فلورسنت برای روشن کردن نورونها در یک "رنگین کمان مغزی" و سیستم های محاسباتی پیچیده به پیشرفت اشاره دارد. در مقیاس بزرگتر ، تکنیک های تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) مانند تصویربرداری تانسور انتشار (DTI) جزئیات مسیرهای ماده سفید را نشان می دهد - بسته های آکسونی که بین مناطق مغز از طریق انتقال اطلاعات توسط کابل های فیبر نوری ارتباط برقرار می کنند. اینها شامل تراکتهایی مانند جسم کولوسوم است که نیمکره راست و چپ را به هم متصل می کند و arcuate fasciculus که قسمتهایی از قشر مخ را بهم متصل می کند .

اتصال عملکردی:

2. اتصال عملکردی نحوه همکاری مناطق مغز را مشخص می کند. محققان با تجزیه و تحلیل الگوهای MRI عملکردی و الکتروانسفالوگرام (EEG) در مغز در حالت استراحت یا در حالی که افراد وظایف مختلفی را انجام می دهند ، این شبکه از تعاملات را استنباط می کنند. چنین مطالعاتی به سادگی شناسایی بوها و به همان اندازه پیچیده قضاوت اخلاقی ، تنظیم رقص عصبی پشت عمل را روشن می کند. ارتباط م goesثر از این هم فراتر می رود و روابط علی و معلولی بین مناطق مغزی را که در ایجاد فکر ، احساسات و رفتار با هم عمل می کنند - زمینه هایی که منجر می شوند ، روشن می کند.

اتصال یک کار در حال پیشرفت در طول زندگی تغییر می کند. پروژه Human Connectome اکنون در حال جمع آوری داده ها برای دوره قبل از تولد و نوزاد ، در نوزادان 0 تا 5 سال و کودکان 5 تا 21 سال و برای روشن شدن پیری ، در بزرگسالان از 35 تا 100 سال است. تغییرات در دهه های اول زندگی پویاتر است . اتصالات نورون در دوران نوزادی به زیره ای متراکم تبدیل می شود. سپس هرس سیناپسی آنها را نازک می کند ، مدارهای ضروری را برای عملکرد طبیعی مجسمه سازی می کند ، در حالی که میلین سازی - یک غلاف چربی عایق که روی آکسون رشد می کند - ارتباط بین مناطق مغز و بین آنها را تثبیت می کند. مطالعات DTI نشان می دهد که رشد ماده سفید در نوزادان می تواند توانایی خواندن آنها را در مدرسه پیش بینی کند -سن. از کودکی تا نوجوانی ، افزایش اتصال باعث افزایش کنترل مغز بر رفتار می شود.

قابلیت اتصال

مدارهای عصبی خاص فقط در یک بازه زمانی محدود درست شکل می گیرند. نواحی قشری حاکم بر بینایی باید در اوایل زندگی از نظر بصری تحریک شوند تا چشم دقیق متمرکز شود. تنظیم دقیق سیستم های حرکتی ، زبانی و شناختی باید به موقع انجام شود. پس از پایان تغییرات "آناتومیکی و شیمیایی" این "دوره های حساس" ، تکامل الگوهای اتصال بسیار دشوارتر می شود. تحقیقات نشان می دهد که ممکن است با استفاده از داروها (به عنوان مثال داروهای ضد افسردگی) ، ورزش های بدنی و محرک های محیطی ، این مکانیسم های ترمز تا حدی غلبه کنند. تغییرات در اتصال در طول زندگی ادامه دارد. وقتی عادت ها را یاد می گیریم ، به یاد می آوریم و شکل می دهیم ، سیناپس های موجود تقویت یا ضعیف می شوند و موارد جدید ایجاد می شوند. مغز متصل در بیماری و سلامت ، تجزیه و تحلیل ارتباط بینشی را در مورد فرآیندهای عصبی زندگی روزمره به وجود آورده است. این درک از پدیده های پیچیده ذهنی مانند پاسخ به موسیقی (حتی نشان می دهد که چرا موسیقی کلاسیک ، کانتری و راک تأثیر متفاوتی بر ما می گذارد) افزایش یافته است.

مطالعاتی که ارتباطات مربوط به خواندن را مشخص می کند ، به توضیح مشکلاتی مانند نارساخوانی کمک می کند. ضریب هوشی ممکن است تراکم پیوندها را در مناطق بالاتر مغز منعکس کند. اتصال پنجره ای برای تعاملات ذهن و بدن ارائه می دهد. به عنوان مثال تحقیقات اخیر ، چاقی و اضافه وزن را با تغییر در ارتباط عملکرد در مناطق مغزی مرتبط با حالات داخلی (مانند گرسنگی و نگرانی برای سلامتی) و محرک های خارجی مانند بینایی و بوی غذا مرتبط می داند. این ممکن است به توضیح مشکلات برخی از افراد در کنترل مصرف غذا کمک کند. شواهد قابل توجهی وجود دارد که نشان می دهد فرآیندهای آسیب شناختی مربوط به برخی اختلالات روانپزشکی و اعصاب و روان شامل مناطق منفرد نیست ، بلکه شبکه های دور از دسترس است. به عنوان مثال ، اتصال بیش از حد ظاهراً در اوتیسم ، تشنج و اسکیزوفرنی نقش دارد. در حالت دوم ، تعامل غیر طبیعی بین زبان و مناطق شنوایی ممکن است به توضیح "صدا" کمک کند. بیماری آلزایمر هم ارتباط ساختاری و هم عملکرد را مختل می کند. دیابت و حالت های التهابی می توانند کاهش شناختی را تسریع کنند ، و برخی شواهد نشان می دهد که آسیب به ماده سفید - کابل های اتصال دهنده مغز - درگیر است. در سو ء مصرف مواد مخدر ، تغییرات مداوم در الگوهای فعال سازی مغز یک عامل احتمالی در میزان بالای عود است. محققان اکنون به دقت ژن های موثر بر اتصال را بررسی می کنند. یک مطالعه قابل توجه نشان داد که چگونه ژن مرتبط با اسکیزوفرنی ممکن است مغز را از طریق کاهش هرس سیناپسی تغییر دهد. با درک کاملتر چنین پیوندهایی ممکن است تشخیص بهتر و درمان های جدید برای اختلالات مغزی حاصل شود.