دانشمندان با نقشه برداری از مغز سعی در درک ذهن دارند

فناوری جدید به دانشمندان علوم اعصاب این امکان را می دهد که نقشه مغز را با دقت بیشتری ترسیم کنند و عملکرد آن را بهتر توصیف کنند. به این ترتیب در درک ذهن موفق تر خواهند بود.

با پیشرفت علم، آنها امیدوارند که بتوانند از مغز یک ماهی در حال رشد و سپس یک موش رشد کنند – مغزش در آستانه رشد است. 70 میلیون نورون – به نقشه اگرچه این پروژه بسیار بلندپروازانه به نظر می رسد، اما مطمئناً اطلاعات جدیدی را در اختیار دانشمندان این حوزه قرار خواهد داد. آنها قبلاً نقشه برداری از بخش های مختلف مغز انسان را آغاز کرده اند.

در همین حال، برخی از دانشمندان علوم اعصاب بر این باورند که این نقشه ها به تنهایی نمی توانند اطلاعات زیادی برای درک ذهن ارائه دهند، اما چندین مطالعه اخیر یافته های دیگری را ارائه کرده اند – حداقل برای حیوانات کوچکتر.

به عنوان مثال، در مقاله ای در ماه اکتبر 2021 این توسط محققان در ناحیه ای از مغز منتشر شد mx mآنها یویو را بررسی کردند و دریافتند که این قسمت از مغز به حرکت در طول پرواز کمک می کند. دانشمندان بررسی می کنند «برقراری ارتباطاین ناحیه از مغز انواع جدیدی از نورون ها را شناسایی کرده است.

شبکه عصبی توصیف کاملی از ساختار ارتباطی سیستم عصبی یک موجود زنده است. این زمینه تحقیقاتیارتباط» میمند.

آنها نشان دادند که چگونه این ارتباطات مگس ها را قادر می سازد تا محاسبات لازم برای پرواز و فرود را انجام دهند. مطالعه دیگری که در سپتامبر 2021 منتشر شد، داده‌های مربوط به پیوند ژنتیکی این کرم را بررسی کرد تا نشان دهد چگونه نورون‌های خاص در مغز این موجود به جنبه‌های خاصی از رفتار جفت‌گیری کرم منجر می‌شود.

«جف لیختمنمتخصص مغز و اعصاب هاروارد یکی از اساتید برجسته فعال در این زمینه است. آزمایشگاه او بر روی نقشه برداری از مدارهای عصبی مغز حیوانات مختلف مانند کرم، مگس، ماهی، موش و حتی انسان کار می کند. او روش های مختلفی را توسعه داده است که اکنون توسط سایر محققان در این زمینه استفاده می شود.

به عنوان مثال، این یک کد توسعه دهنده است «قوس مغزینوشته شده است.این کد یک فناوری ژنتیکی است که نورون ها را با صدها رنگ مختلف نامگذاری می کند تا تصاویر خیره کننده ای از آنها تولید کند.او اخیرا ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل قسمت های کوچک مغز ساخته است.این ابزارها با کمک میکروسکوپ های الکترونی مغز را اسکن می کنند. دقت و دقت بالا

در سال 2021، لیختمن و همکاران هارواردگزارش کاملی از نمودارهای مدار عصبی مغز انسان منتشر شده است.

لیختمن مقاله ای در مجله «بررسی سالانه علوم اعصابچالش‌هایی که او در استخراج اطلاعات مفید از داده‌های پیوند با آن مواجه است را بررسی کنید و توضیح دهید که چگونه می‌توان با بررسی این ارتباطات به درک عمیق‌تری از نحوه عملکرد مغز در موقعیت‌های مختلف دست یافت.

چرا برای درک ذهن به نقشه های عصبی نیاز داریم؟

پاسخ های زیادی برای اینکه چرا به این نقشه ها نیاز داریم وجود دارد. نکته جالب در مورد مغز که آن را از سایر اندام های بدن متمایز می کند این است که چگونه از طریق سلول ها در فواصل دور با یکدیگر ارتباط برقرار می کند.

نورون ها این ویژگی منحصر به فرد را دارند: می توانند بخشی از خود را به نام داشته باشندآکسون» انتقال از راه دور. در پستانداران، این فاصله می تواند حدود چند سانتی متر باشد. در مورد زرافه می توان گفت که برخی از نورون ها آکسون ها را چندین متر دورتر می فرستند.

دانشمندان برای درک نورونها آن ها نیاز دارند سلول های آکسون دنبال کردن. به عبارت دیگر، آنها باید بدانند که آکسون به کجا فرستاده می شود و با کدام اندام ارتباط برقرار می کند. به این ترتیب عملکرد سلول مشخص خواهد شد. بنابراین اهمیت نقشه برداری مغز آشکار می شود. این یک الزام است که هیچ سیستم دیگری در بدن نیازی به بررسی آن ندارد.

تفاوت بین عصب شناسی و عصب شناسی سنتی چیست؟

Connectomy یک روش مطالعه و نوعی ابزار نقشه برداری است که می تواند به فرضیه های جدید در مورد مغز پاسخ دهد. بیشتر اوقات، چیزی که علم را تغییر می‌دهد این نیست که کسی یک فرضیه بزرگ را مطرح کند و سپس آن را آزمایش کند.

داده ها در این مرحله نقش اصلی را ایفا می کنند. اینها داده هایی هستند که صحت و پایایی فرضیه را نشان می دهند.

آیا برای درک ذهن به فرضیه های جدیدی نیاز داریم؟

دانشمندان بر این باورند که اکثر تصورات غلط ما در مورد مغز اشتباه است. آنها اشتباه می کنند زیرا هیچ داده کاملی ندارند، و اینجاست که فناوری ها دوست دارند نقشه ذهنی آنها با جمع آوری داده های مختلف به دانشمندان کمک می کنند تا برای هر یک از سؤالات خود پاسخی پیدا کنند. یافتن پاسخ سوالات به ما درک دقیق تری از مغز می دهد.

دانشمندان بر این باورند که با وجود پیچیدگی های مغز، افکار ما بسیار ساده لوحانه هستند و این پارادوکس درک ذهن ما را دشوار می کند.

آیا افکار ما در درک ذهن موفق خواهند بود؟

این ماشین پیچیده که ما آن را مغز می نامیم، ایده هایی را تولید می کند که پیچیده نیستند. با این حال، انسان ها تاکنون توانسته اند بسیاری از پدیده های پیچیده را توصیف کنند که واقعا شگفت انگیز است. برای مثال می توان به رفتار نور اشاره کرد.

توضیح رفتار نور و سپس نشان دادن آن در آزمایشگاه یکی از دشوارترین و در عین حال موفق ترین کارهایی بود که بشر تا به حال انجام داده است. این ایده ذره نامیده می شود فوتون ذره بدون جرم – می تواند مانند یک موج پخش شود، واقعاً دیوانه است. با این حال، درک مغز انسان هنوز دشوارتر است.

وقتی فکر می کنیم، مغزمان در هزاران یا حتی میلیون ها همزمان کار می کند. این برای مغز بسیار ساده است. اما اگر از نقطه نظر تفکر آگاهانه به آن نگاه کنیم، می‌توانیم فقط به یک چیز در یک زمان فکر کنیم – نه چند چیز متفاوت.

دانشمندان بر این باورند که عصب‌شناسانی که در زمینه شبکه‌های عصبی کار می‌کنند بسیار شبیه کاوشگرانی هستند که به زیرزمین می‌روند و سعی می‌کنند عجیب‌ترین مسائل مربوط به بدن را درک کنند. بهترین کاری که می توانیم برای درک ذهن انجام دهیم این است که مانند طبیعت گرایان اولیه باشیم و هر گونه گیاه یا حیوان جدیدی را که می بینیم ثبت و دسته بندی کنیم.

پس از مدتی، حجم زیادی از داده ها جمع آوری می شود که ممکن است توضیح آن دشوار باشد، اما ارزش زیادی دارد. خیلی خوب است که بدانیم گام بزرگی در جهت درک مغز برداشته ایم و داده های زیادی به دست آورده ایم.

چالش های نقشه برداری از مغز موش و انسان چیست؟

دانشمندان در پاسخ به این سوال گفتند: کانکتومیکس مانند یک خط لوله است. ما با یک حیوان شروع می کنیم و سپس 20 تا 30 در مرحله کار روی او، موفق شدیم نمودار عصبی مغز او را ترسیم کنیم. ابتدا بافت باید حفظ شود، سپس رنگ آمیزی شروع می شود تا در نهایت بتوان آن را به تصویر تبدیل کرد.

پس از ایجاد تصاویر، آنها را به هم می چسبانیم و تراز می کنیم. حال نوبت به هوش مصنوعی و تعریف الگوریتم های مختلف برای تحلیل این تصاویر رسیده است. حال فرض کنید که هر یک از این مراحل دارای ضریب خطا هستند. اگر 20 قدم همه آنها را دریافت کنید 90% شانس موفقیت، در پایان هر کدام هشت فقط زمان ها را امتحان کنید یکی وقتی به نتیجه نهایی رسیدیم. بنابراین رسیدن به نتیجه مطلوب دشوار است.»

منتقدان بر این باورند که بیماری های همراه به تنهایی نمی توانند به درک ذهن کمک کنند و برخی به این واقعیت اشاره می کنند که دانشمندان نزدیک به چهار دهه است که روی مغز کرم نورون کار می کنند اما هنوز نمی دانند این سیستم عصبی ساده چگونه کار می کند.

البته این توصیف ناعادلانه ای از این حوزه تحقیقاتی است. اکثر افراد روی لینک کرم ها آنها کار کردند، آنها مطالعات گسترده داده را انجام دادند. اخیراً مقاله ای در مورد اتصال وریدی این کرم منتشر شده است که آن را تنها در هشت مرحله توصیف می کند.

آیا مطالعه حیوانات کوچک می تواند به شناسایی مغز انسان منجر شود؟

دانشمندان با هدف درک ساختار کلی ذهن، مغز حیوانات کوچک را مطالعه می کنند. برخی معتقدند که درک هر چه بیشتر می تواند به مغز برای درک بهتر کمک کند. با این حال، انسان با همه حیوانات متفاوت است. مغز انسان به طرز شگفت انگیزی پیچیده است.

دانشمندان مطمئن نیستند که حتی نزدیکترین بستگان ما – دوست دارند نخستی های غیر انسانی الگوی واقعاً خوبی برای درک ذهن انسان باشید. دلیل آن این است که رفتار این حیوانات تغییر نمی کند. به عنوان مثال، یک میمون تمام رفتارهای نسل قبلی خود را تکرار می کند، در حالی که رفتار انسان در هر فردی متفاوت است.

تیم تحقیقاتی امیدوار است که دیر یا زود بتوانند با استفاده از اسکن شبکه عصبی مغز، ذهن انسان را درک کنند.