دانستنی ها/ اسرار حیرت آور مغز

باشگاه خبرنگاران/ مغز انسان بر تفکر، احساسات و حرکات او فرمان مي‌راند؛ ماه مه سال 2013 ميلادي نيز در اروپا، به مغز اختصاص دارد، از اين رو صدها کنفرانس، کنگره و نمايشگاه در سراسر اين قاره برگزار مي‌شود. در اين گزارش، به ليتواني، اتريش و فرانسه سفر مي‌کنيم تا باهم نظري به آخرين پژوهش‌هايي بياندازيم که در اروپا درباره مغز انجام مي‌شود. در نمايشگاهي در شهر بوردو در فرانسه، کودکان با اسرار مغز آشنا مي‌شوند؛ هدف از برگزاري اين نمايشگاه اين است تا نشان داده شود چگونه پژوهشگران اروپايي تلاش مي‌کنند تا پرده از ژرف‌ترين اسرار مغز و ظرفيت‌هاي حيرت‌آور آن بردارند. ونسان ژووانو، سرپرست نمايشگاه «سروامارا» گفت: «تکامل، منجر به خلق مغزهاي بسيار متفاوت، با قابليت‌هاي مختلف در حيوانات شده است؛ در انسان نيز مغز هرکس با ديگري فرق مي‌کند. بسته به اينکه چه تجربه‌هايي را در زندگي از سر گذرانده‌ايم، مغزمان را چه طور به کار ببريم و همچنين بسته به اندوخته دانشمان، کارکردهاي شناختي ِمغزمان بيشتر يا کمتر خواهد بود. همين قابليتِ انعطافِ مغز است که آن را تبديل به عضوي منحصر به فرد مي‌کند، عضوي که مطابق با خصوصيت‌هاي هر فرد شکل مي‌گيرد». ونسان ژووانو، در ادامه درباره نوآوري‌هاي علمي براي مطالعه بر روي مغز گفت: «در گذشته تنها مي‌توانستيم مغز را در جسد کساني که مي‌مردند، طي کالبد شکافي يا پس از آن بررسي کنيم؛ امروز به کمک تصويرسازيِ پزشکي مي‌توانيم به مشاهده مغز در حال کار بپردازيم. اين نوآوري‌هاي علمي به ما امکان مي‌دهد بفهميم مغزمان چگونه کار مي‌کند». سرپرست نمايشگاه «سروامارا» افزود: «واضح است که همه مي‌ترسند به اين اندام شکننده و ظريف انسان دست بزنند؛ جراحي مغز مانند جراحي آپانديس نيست که بدون ضرر باشد. کارکردن روي مغز هنوز نگراني‌هاي فراوان به همراه دارد». در بيمارستان دانشگاه «ويلنيويس»، واقع درشهر ويلنيويس، پايتخت ليتواني، آزموني بي سابقه انجام مي‌شود. در اينجا به بيماراني که ضربه مغزي شده‌اند، عينک‌هايي عجيب و پلاستيکي داده مي‌شود که فشار روي بافت‌هاي مغزشان را اندازه مي‌گيرد. هدف از اين اندازه‌گيري اين است تا ببينيم آيا خطر آسيب بيشتر به مغز بيمار وجود دارد؟. تاکنون اين نوع اندازه‌گيري نياز به سوراخ کردن جمجمه داشت که عملي خطرناک و پرهزينه است؛ هزينه و خطرات اين عمل باعث مي‌شود هر ساله بيش از يک ميليون اروپايي که آسيب مغزي ديده‌اند، معاينه دقيق نشوند اما اين وضعيت به زودي تغيير خواهد کرد. سائوليوس روکا، جراح مغز و اعصاب اين بيمارستان گفت: «اين مجموعه سخت‌افزارها و نرم‌افزارها به ما جراحان اعصاب امکان مي‌دهد تا بدون اين که وارد بدن بيمار شويم بدانيم در مغز او چه رخ مي‌دهد؛ اندازه‌گيري‌هايي که بايد براي انجام شان جراحي انجام داد، اين روزها در جراحي مغز و اعصاب عادي است اما مثلا نمي‌توانيد روي بيماري که به هوش است، اين اندازه‌گيري‌ها را انجام دهيد. اين تجهيزات ما را قادر مي‌کند فشار بين مغز و جمجمه را با دقت بيشتر و خطر کمتري براي بيمار اندازه بگيريم». اين طرح «سلامت مغز» نام دارد و مجموعه سخت‌افزار و نرم افزار آن بر اساس فناوري فراصوت ساخته شده‌اند. سازندگان دستگاه گفتند که سيگنال فراصوت سريع و دقيق پردازش مي‌شود؛ باريکه‌اي از پرتوهاي فراصوتي به چشم فرستاده مي‌شوند تا پارامترهاي جريان خون را در 2 ناحيه مختلف سرخرگ چشم اندازه بگيرد. ادوارداس ساتکاوسکاس، مدير مالي و هماهنگ کننده اين طرح در ليتواني گفت: «مي‌خواهيم سرعت ذرات خون و پارامترهاي ديگر را در عروق ريز مغز اندازه بگيريم؛ بزرگترين چالش، دقت اندازه‌گيري است. بنابراين مجموعه سخت‌افزارها و نرم افزارها بايد بسيار حساس باشد. به همين دليل است که نياز به نوآوري‌هاي فني مانند پردازش ديجيتال سيگنال و الگوريتم‌هاي فيلتر کردن سيگنال داريم که همه آنها تحت يک مجموعه سخت افزاري و نرم‌افزاري الکترونيک کار کنند». اما مغز تنها اندامي ظريف و شکننده نيست؛ کودکاني که به نمايشگاه «سروامارا»مي‌آيند، مي‌آموزند که مغز قابليت حيرت‌آوري براي افزايش توانايي‌هاي خود دارد اما با بالا رفتن سن، مغز مي‌تواند با همان سرعت، اين قابليت را از دست بدهد. ونسان ژووانو گفت: «به دنبال تصوير کردن مغز رانندگان تاکسي‌هاي لندن با ارسال امواج مغناطيسي، مشخص شد که آن بخش از مغز آنها که مسئول حافظه است، بيشتر از هيپوکامپوس افراد عادي رشد کرده است. چرا هيپوکامپوس راننده‌هاي تاکسي‌هاي لندن بيشتر رشد مي‌کند؟ براي اينکه نقشه خيابان‌هاي لندن را از حفظ مي‌دانند و در نتيجه اين توانايي ذهني در مغز آنها به وجود آمده است». ونسان ژووانو افزود: «اين انعطاف‌پذيري مغز دلايل زيادي دارد اما مهم‌ترين دليل آن نورون هاست؛ نورون‌ها قابليت خود ساماندهي دارند و شبکه مي‌سازند. هر چه بيشتر نورون‌هايتان را تحريک کنيد، اين شبکه ها پيچيده‌تر و قابل اطمينان‌تر مي‌شوند. بالعکس هر چه کمتر آنها را تحريک کنيد اين شبکه در نهايت، به ناگزير نابود مي‌شود». شهر وين، پايتخت اتريش نيز يکي از شهرهاي اروپايي است که در آن دانشمندان مشغول پژوهش بر روي مغز هستند؛ اين طرح که در دانشکده پزشکي دانشگاه وين انجام مي‌شود، «دِوِليِج» نام دارد. هدف محققان در اين آزمايشگاه پرده برداشتن از ژرف‌ترين اسرار مولکولي مغز سن يافته است؛ آنها به ويژه سعي دارند که بفهمند چرا برخي مغزها با افزايش سن، سالم مي‌مانند و برخي ديگر دچار بيماري‌هاي برخاسته از تباهي عصب‌ها مثل بيماري آلزايمر مي‌شوند. گابور جي. کواکس، عصب‌شناس و متخصص آسيب‌شناسي عصب و مسئول هماهنگ کننده اين طرح در اين باره گفت: «نورون‌ها يعني ياخته‌هاي عصبي که اتصال‌هاي زيادي بينشان برقرار است، ابتدا اين اتصال‌ها را از دست مي‌دهند. پس از اينکه اين اتصال‌ها از ميان رفتند، ياخته‌هاي عصبي مي‌ميرند و به موازات اين فرآيند، روي آنها پروتئين‌هاي پر آسيب جمع مي‌شوند؛ در مغزِ بيمار آلزايمر چنين اتفاقي مي‌افتد؛ چيزي که مي‌خواهيم بدانيم اين است که اولين مرحله اين فرآيند چيست و پيش از اينکه اين فرآيند آغاز شود، چه رخ مي‌دهد. وقتي که بيمار با علائم بيماري آلزايمر نزد پزشک مي‌رود، نورون‌ها ديگر از بين رفته‌اند. مي‌خواهيم به پنج سال يا هشت سال زودتر از آن، يعني زماني که بيماري واقعا آغاز مي‌شود، برويم». پژوهشگران گفتند که تاکنون چند نکته مهم را فهميده‌اند؛ آنها گمان مي‌کنند که همان پروتئين‌ها و ژن‌هايي که بر رشد مغز تأثير دارند، با گذشت زمان در نابودي اعصاب مغز نيز نقش دارند.به گفته دانشمندان، اين کشف سرنخ‌هاي اساسي براي تشخيص بيماري آلزايمر و درمان آن به دست مي‌دهد. گابور جي. کواکس افزود: «خيلي اهميت دارد که بفهميم چرا بخشي از مردم دچار فراموشي نمي‌شوند و به اصطلاح «عادي» مي‌مانند، مي‌خواهيم بدانيم آيا اين افراد ژن‌هاي خاصي دارند که از مغزشان محافظت مي‌کند. بنابراين در پروژه‌مان فقط به عوامل خطرزا در ژِنوم (شناسنامه ژنتيکي) افراد اکتفا نمي‌کنيم و سعي مي‌کنيم عواملي را که باعث محافظت از مغز مي‌شوند نيز بشناسيم و اينکه بدانيم چه ساختار ژنتيکي باعث حافظت از مغز در برابر بيماري آلزايمر مي‌شود. اگر اين ترکيب خاص ژنتيک را پيدا کنيم، مي‌توانيم بفهميم چه پروتئين‌هايي در محافظت مغز نقش دارند؛ سپس مي‌توانيم نشانگر بسازيم يا مي‌توانيم مسيرهايي را که منجر به بيماري مي‌شوند، براي درمان، هدف بگيريم؛ زيرا در آن صورت فهميده‌ايم که چه چيزي از مغز محافظت مي‌کند و آن گاه مي‌توانيم چيزي بسازيم که براي افراد ديگر نيز مفيد باشد». از سوي ديگر مغز تواناهايي‌هاي عظيم و حيرت‌آوري دارد که هنوز بررسي نشده است. پژوهشگران روش‌هاي پيچيده‌اي را که به «رابط‌هاي مغز و کامپيوتر» معروفند، به کار مي‌برند تا امکان و اميد به حرکت را براي افرادي که در حرکت دست‌ها يا پاهايشان محدوديت دارند يا اصلاً قادر به انجام هيچ حرکتي نيستند، به وجود آورند. ونسان ژووانو گفت: «افراد بيشتري را مي‌بينيم که دچار فلج هستند اما مي‌توانند با مغزشان به کمک کامپيوتر، به ماشين‌ها فرمان بدهند. مي‌دانيم که مغز چنين قابليت‌هاي باورنکردني‌ دارد و بسته به اينکه اين ماشين‌ها را به کجا متصل کنيد، مغز قادر خواهد بود که با آنها ارتباط برقرار کند، بنابراين واقعاً نمي‌شود گفت که چه محدوديت‌هايي براي مغز ما وجود دارد». در يک آزمايشگاه واقع در شهر لينتس اتريش مي‌توانيد با مغزتان چراغ را خاموش روشن کنيد؛ الکترودهايي که به دور جمجمه نصب مي‌شوند، تشخيص مي‌دهند که مغز چه هنگام کم و بيش فعال است. يک کامپيوتر فعاليت‌هاي مغز را ثبت مي‌کند و بر اساس آنها به چراغ‌ها فرمان مي‌دهد که روشن نشوند اما پژوهشگران مي‌توانند مغز را به انجام کارهاي بسيار پيچيده‌تر وادارند. مثلاً مي‌توان بين مغز افراد افليج و بازي‌هاي کامپيوتري يا بازي‌هايي که روي تخته انجام مي‌شوند، برهم کنش برقرار کرد يا حتي مي‌توان کاري کرد که مغز از دور به در، فرمان بازشدن بدهد. استفان پارکر، متخصص علوم رايانه در دانشگاه يوهانس کپلر و هماهنگ کننده اين طرح موسوم به «آستريکس» گفت: «ارتباط بين مغز و کامپيوتر اساساً به اين شکل است که الکترودهايي داريد که بايد در جاي درست قرار دهيد تا بتوانيد امواج مغزيِ خاصي را اندازه بگيريد. براي سيستم ما تنها تغيير يک سيگنال مغز براي فرمان کامپيوتري کافي است؛ همانطور که مي‌توانيد با زدن يک کليد کنترل خاصي را فعال کنيد، مي‌توانيد تنها با يک سيگنال، کنترل خاصي را در برخي ماشين‌ها فعال کنيد». پژوهشگران مدتي است مشغول بررسي اين امکان هستند تا با ترکيب حسگرهاي بيناييِ کامپيوتري و امواج مغزي، به هواپيماهاي پيچيده فرمان بدهند. آنها مي‌گويند کاربردهاي عادي‌تر و بسيار عملي نيز در راه هستند؛ گرهارد نوسبائوم، متخصص علوم رايانه در اين زمينه گفت: «يک نمونه آن کنترل صندلي چرخدار به شکل دقيق و قابل اطمينان با مغز يا سرعت دادن به عملکرد کاميپوتر با فرمان مغز است حتي مي‌توانيم تصور کنيم که در آينده سيگنال‌هاي مغز، ارتوز (وسيله‌اي که به عملکرد اندام يا عضو کمک مي‌کند و در برخي موارد استفاده از آن سبب کاهش درد در اندام شده و از پيشرفت بدشکلي آن جلوگيري مي‌کند) را کنترل مي‌کنند و به افراد فلج امکان مي‌دهد دوباره اشيا را در دست بگيرند». به گفته دانشمندان، اين آينده چندان دور نيست اما حل معماهايي که مغز، اين عضو شکننده، پيچيده و حيرت آور بدن انسان پيش روي دانشمندان مي‌گذارد، هنوز به پژوهش‌هاي بسياري نياز دارد.