مغز ما «اثر انگشت» دارد!
دانشمندان به تازگی دریافتند مغز می‌تواند «اثر انگشت» منحصر به فرد خود را داشته باشد که تاثیر بسیاری در شناسایی و درمان بیماری دارد.
انریکو آمیکو، دانشمند و عضو SNSF Ambizione در آزمایشگاه پردازش تصویر پزشکی EPFL و مرکز تخصصی پروتز‌های عصبی EPFL می‌گوید: من هر روز به آن فکر می‌کنم و شب‌ها خوابش می‌بینم، این مسئله پنج سال است که تمام زندگی من است. او در مورد تحقیقات خود در مورد مغز انسان به طور کلی و در مورد اثر انگشت مغز به طور خاص صحبت می‌کند. او دریافت که هر یک از ما «اثر انگشت» مغزی داریم و این اثر انگشت با گذشت زمان تغییر می‌کند. یافته‌های او به تازگی در Science Advances منتشر شده است.
آمیکو می‌گوید: تحقیقات من شبکه‌ها و ارتباطات درون مغز و به ویژه پیوند‌های بین مناطق مختلف را مورد بررسی قرار می‌دهد تا بینش بیشتری در مورد نحوه کار همه چیز به دست آوریم. ما این کار را عمدتا با استفاده از اسکن MRI انجام می‌دهیم که فعالیت مغز را در یک بازه زمانی مشخص اندازه گیری می‌کند. گروه تحقیقاتی او اسکن‌ها را برای تولید نمودار‌هایی که به صورت ماتریس‌های رنگارنگ نمایش داده می‌شوند، پردازش می‌کند که فعالیت مغز یک فرد را خلاصه می‌کند. این نوع روش مدل سازی در محافل علمی به عنوان عصب شناسی شبکه یا پیوند مغز شناخته می‌شود.
آمیکو می‌گوید تمام اطلاعات مورد نیاز ما در این نمودار‌ها وجود دارد که معمولا با عنوان پیوند‌های عملکردی مغز شناخته می‌شود. کانکتوم نقشه‌ای از شبکه عصبی است. این نشان می‌دهد که افراد در حین اسکن MRI خود در حال استراحت یا انجام برخی کار‌های دیگر بودند. به عنوان مثال اتصالات ما بر اساس فعالیتی که انجام می‌شود و قسمت‌هایی از مغز مورد استفاده قرار می‌گیرد، تغییر می‌کند.
چند سال پیش، دانشمندان مغز و اعصاب در دانشگاه ییل با مطالعه این اتصالات دریافتند که هر یک از ما یک اثر انگشت منحصر به فرد از مغز داریم. با مقایسه نمودار‌های حاصل از اسکن MRI از موضوعات مشابه که چند روز با هم فاصله داشتند، آن‌ها توانستند تقریبا ۹۵ درصد مواقع دو اسکن یک موضوع معین را به طور صحیح مطابقت دهند. به عبارت دیگر، آن‌ها می‌توانند یک فرد را بر اساس اثر انگشت مغز خود به طور دقیق شناسایی کنند. آمیکو می‌گوید: این واقعا چشمگیر است، زیرا شناسایی فقط با استفاده از اتصالات عملکردی انجام شد، که اساسا مجموعه‌ای از نمرات همبستگی هستند.
او تصمیم گرفت این یافته را یک قدم جلوتر پیش برد. در مطالعات قبلی، اثر انگشت مغز با استفاده از اسکن MRI که چند دقیقه به طول انجامید، شناسایی شد، اما او در این فکر بود که آیا این چاپ‌ها تنها پس از چند ثانیه قابل شناسایی هستند یا زمان خاصی در هنگام ظهور وجود دارد و اگر چنین است، آن لحظه چقدر طول می‌کشد؟
آمیکو می‌گوید: تاکنون، دانشمندان مغز و اعصاب با استفاده از دو اسکن MRI در یک دوره نسبتا طولانی، اثر انگشت مغز را شناسایی کرده‌اند. اما آیا واقعا اثر انگشت تنها پس از پنج ثانیه ظاهر می‌شود یا به زمان بیشتری نیاز دارد؟ و اگر اثر انگشت از مناطق مختلف مغز در آنجا ظاهر شود، چطور؟ لحظات مختلف در زمان؟ هیچ کس پاسخ را نمی‌داند؛ بنابراین ما مقیاس‌های مختلف زمانی را آزمایش کردیم تا ببینیم چه اتفاقی می‌افتد.
آمیکو می‌گوید: تحقیقات من شبکه‌ها و ارتباطات درون مغز و به ویژه پیوند‌های بین مناطق مختلف را مورد بررسی قرار می‌دهد تا بینش بیشتری در مورد نحوه کار همه چیز به دست آوریم. ما این کار را عمدتا با استفاده از اسکن MRI انجام می‌دهیم که فعالیت مغز را در یک بازه زمانی مشخص اندازه گیری می‌کند. گروه تحقیقاتی او اسکن‌ها را برای تولید نمودار‌هایی که به صورت ماتریس‌های رنگارنگ نمایش داده می‌شوند، پردازش می‌کند که فعالیت مغز یک فرد را خلاصه می‌کند. این نوع روش مدل سازی در محافل علمی به عنوان عصب شناسی شبکه یا پیوند مغز شناخته می‌شود.
آمیکو می‌گوید تمام اطلاعات مورد نیاز ما در این نمودار‌ها وجود دارد که معمولا با عنوان پیوند‌های عملکردی مغز شناخته می‌شود. کانکتوم نقشه‌ای از شبکه عصبی است. این نشان می‌دهد که افراد در حین اسکن MRI خود در حال استراحت یا انجام برخی کار‌های دیگر بودند. به عنوان مثال اتصالات ما بر اساس فعالیتی که انجام می‌شود و قسمت‌هایی از مغز مورد استفاده قرار می‌گیرد، تغییر می‌کند.
چند سال پیش، دانشمندان مغز و اعصاب در دانشگاه ییل با مطالعه این اتصالات دریافتند که هر یک از ما یک اثر انگشت منحصر به فرد از مغز داریم. با مقایسه نمودار‌های حاصل از اسکن MRI از موضوعات مشابه که چند روز با هم فاصله داشتند، آن‌ها توانستند تقریبا ۹۵ درصد مواقع دو اسکن یک موضوع معین را به طور صحیح مطابقت دهند. به عبارت دیگر، آن‌ها می‌توانند یک فرد را بر اساس اثر انگشت مغز خود به طور دقیق شناسایی کنند. آمیکو می‌گوید: این واقعا چشمگیر است، زیرا شناسایی فقط با استفاده از اتصالات عملکردی انجام شد، که اساسا مجموعه‌ای از نمرات همبستگی هستند.
او تصمیم گرفت این یافته را یک قدم جلوتر پیش برد. در مطالعات قبلی، اثر انگشت مغز با استفاده از اسکن MRI که چند دقیقه به طول انجامید، شناسایی شد، اما او در این فکر بود که آیا این چاپ‌ها تنها پس از چند ثانیه قابل شناسایی هستند یا زمان خاصی در هنگام ظهور وجود دارد و اگر چنین است، آن لحظه چقدر طول می‌کشد؟
آمیکو می‌گوید: تاکنون، دانشمندان مغز و اعصاب با استفاده از دو اسکن MRI در یک دوره نسبتا طولانی، اثر انگشت مغز را شناسایی کرده‌اند. اما آیا واقعا اثر انگشت تنها پس از پنج ثانیه ظاهر می‌شود یا به زمان بیشتری نیاز دارد؟ و اگر اثر انگشت از مناطق مختلف مغز در آنجا ظاهر شود، چطور؟ لحظات مختلف در زمان؟ هیچ کس پاسخ را نمی‌داند؛ بنابراین ما مقیاس‌های مختلف زمانی را آزمایش کردیم تا ببینیم چه اتفاقی می‌افتد.
اثر انگشت مغز در ۱ دقیقه و ۴۰ ثانیه
گروه تحقیقاتی او دریافتند که هفت ثانیه برای تشخیص داده‌های مفید کافی نیست، اما حدود ۱ دقیقه و ۴۰ ثانیه طول کشید. آمیکو می‌گوید: ما متوجه شدیم که اطلاعات مورد نیاز برای باز شدن اثر انگشت مغز در بازه‌های زمانی بسیار کوتاه قابل دستیابی است، به عنوان مثال نیازی به MRI نیست که فعالیت مغز را به مدت پنج دقیقه اندازه گیری کند. مقیاس‌های کوتاه مدت نیز می‌توانند کار کنند. مطالعه او همچنین نشان داد سریعترین اثر انگشت مغز از مناطق حسی مغز به ویژه در نواحی مربوط به حرکت چشم، درک بصری و توجه بصری ظاهر می‌شود. با گذشت زمان، همچنین مناطق قشر جلویی، مناطق مرتبط با عملکرد‌های شناختی پیچیده‌تر، شروع به افشای اطلاعات منحصر به فرد برای هر یک از ما می‌کنند.
گام بعدی مقایسه اثر انگشت بیماران سالم با بیماران مبتلا به آلزایمر است. آمیکو می‌گوید: بر اساس یافته‌های اولیه من، به نظر می‌رسد ویژگی‌هایی که اثر انگشت مغز را منحصر به فرد می‌کند با پیشرفت بیماری به طور پیوسته ناپدید می‌شوند. شناسایی افراد بر اساس پیوند‌های آن‌ها دشوارتر می‌شود. گویی فرد مبتلا به آلزایمر هویت مغزی خود را از دست می‌دهد.
در این راستا، برنامه‌های کاربردی بالقوه ممکن است شامل تشخیص زودهنگام شرایط عصبی باشد که در آن اثر انگشتان مغز ناپدید می‌شوند. از تکنیک آمیکو می‌توان در بیماران مبتلا به اوتیسم، سکته مغزی یا حتی در افرادی که به مواد مخدر اعتیاد دارند استفاده کرد. این فقط یک گام کوچک دیگر برای درک آنچه مغز ما را منحصر به فرد می‌کند، است: فرصت‌هایی که این بینش ممکن است ایجاد کند نامحدود است.
گام بعدی مقایسه اثر انگشت بیماران سالم با بیماران مبتلا به آلزایمر است. آمیکو می‌گوید: بر اساس یافته‌های اولیه من، به نظر می‌رسد ویژگی‌هایی که اثر انگشت مغز را منحصر به فرد می‌کند با پیشرفت بیماری به طور پیوسته ناپدید می‌شوند. شناسایی افراد بر اساس پیوند‌های آن‌ها دشوارتر می‌شود. گویی فرد مبتلا به آلزایمر هویت مغزی خود را از دست می‌دهد.
در این راستا، برنامه‌های کاربردی بالقوه ممکن است شامل تشخیص زودهنگام شرایط عصبی باشد که در آن اثر انگشتان مغز ناپدید می‌شوند. از تکنیک آمیکو می‌توان در بیماران مبتلا به اوتیسم، سکته مغزی یا حتی در افرادی که به مواد مخدر اعتیاد دارند استفاده کرد. این فقط یک گام کوچک دیگر برای درک آنچه مغز ما را منحصر به فرد می‌کند، است: فرصت‌هایی که این بینش ممکن است ایجاد کند نامحدود است.
منبع: باشگاه خبرنگاران جوان
ارسال نظرات