مغز و هزاران سلول عصبی

خوب فکر کنيد! وقتی مشغول فکر کردن بوديد، کدام بخش مغز خود را به کار می‌انداختيد؟ تا حدودی بستگی دارد که شما به چه چيزی فکر می‌کرديد. اگر داشتيد هزينه هفته جاری را محاسبه کنيد، ممکن است نيمه چپ مخ شما فعال‌ترين بخش مغزتان بوده است. از سوی ديگر، اگر در ذهن خود تجسم می کرديد چگونه می‌توانيد منظره‌ای را نقاشی کنيد، احتمال دارد بيشتر از نيمه راست خود بهره می‌گرفتيد.

مغز علاوه بر اين که بخش‌های تخصص يافته‌ای مانند مخ، مخچه و بصل النخاع دارد هر کدام از بخش هايش نيز قسمت‌های تخصص يافته‌تری دارند. مخ دو بخش يا دو طرف مجزا دارد که نيمکره‌های راست و چپ ناميده می‌شوند.

نيمکره‌های مخ بعضی رفتارها را به طور جداگانه تنظيم می کنند: نيمکره راست چپ اعمال حسی و حرکتی طرف چپ بدن را تنظيم می‌کند و برعکس. ناحيه ويژه‌ای از مخ که مسئوول نظارت بر حرکات بدنتان است، قشر حرکتی و ناحيه ويژه‌ای از مخ که امکان درک احساسات بدنتان را فراهم می‌سازد، قشر حسی ناميده می‌شود

دانشمندان توانسته‌اند بسياری از بخش‌های قشر حرکتی را که به بخش بخصوصی از بدن مربوط می‌شوند، مشخص کنند. آنان همين کار را برای قشر حسی انجام داده‌اند. به عبارت ديگر، وقتی شما بخش‌خاصی از بدنتان را حرکت می‌دهيد، دانشمندان می‌دانند کدام بخش قشر حرکتی، آن حرکت را امکان پذير می‌سازد و هنگامی که گُل خوشبويی را می‌بوييد، دانشمندان می‌دانند کدام بخش قشر حسی، اجازه درک آن عطر را به شما داده است. شکل زير نتيجه فعاليت دانشمندان را نشان می‌دهد.

شخصی که در اين شکل ترسيم شده، کج و کوله و بی‌ريخت است، زيرا اندازه‌ ناحيه‌ای که به بخش خاصی از بدن نسبت داده شده، با اندازه واقعی آن تناسبی ندارد بلکه با ميزان د قتی که برای انجام کار آن بخش نياز است، تناسب دارد. در انسان، فضای زيادی به صورت، زبان و دست ها اختصاص داده شده است. شما فکر می‌کنيد چرا اين چنين است؟

در بيشتر افراد، نيمکره چپ مغز زبان و گفتار، رياضيات و ديگر توانايی‌‌های تجزيه و تحليل را تنظيم می‌کند. نيمکره راست، مسئوول پردازش‌های بينايی و فضايی است. بسياری از اعمال، از جمله جنبه‌های مختلف اعمالی که ذکر شد، با همکاری هر دو نيمکره تنظيم می‌شوند. دستجاتی از رشته های عصبی که جسم پينه‌ای ناميده می‌شوند دو نيمکره را به هم مرتبط می‌سازند و به اين ترتيب، ارتباط بين دو نيمکره امکان‌پذير می‌شود. نوع ی جراحی نامعمول، استثنای جالبی برای اين اصل همکاری دو نيمکره آشکار کرد و پيچيدگی مغز را بيش از پيش نشان داد. در موارد شديد صرع (نوعی بيماری عصبی که باعث حملات مغزی می‌شود) با عمل جراحی رشته‌های جسم پينه‌ای را پاره می‌کنند و به اين ترتيب ، ارتباط دو نيکره را قطع می‌کنند. اين جراحی تعداد و شدت حملات مغزی را به ميزان زيادی کاهش می‌دهد و بيشتر بيماران هيچ گونه اختلالی در حرکت يا درک خود احساس نمی‌کنند. با وجود اين، درک آنان تا حدودی آسيب می‌بيند. پيام‌های دست راست آنان فقط به وسيله نيکره چپ و پيام‌های دست چپ آنان فقط به وسيله نيکره راست دريافت می‌شود. در واقع، به خاطر اين جراحی، نيمکره‌ها نمی‌توانند از اطلاعات يکديگر استفاده کنند.

بيماران به طور معمول متوجه اين آسيب نمی‌شوند زيرا با استفاده از چشم‌هايشان آن را جبران می‌کنند. بر خلاف پيام‌هايی که از دست‌ها می‌آيند، پيام‌های هر چشم در هر دو نيمکره دريافت می‌شود. بعضی از مطالعات جالبی که روی اين بيماران انجام شده است، ماهيت اين آسيب را آشکار کرده‌اند. وقتی محققی چشم‌های بيمار را با چشم‌بند می‌بندد و در دست چپش چيزی مانند مسواک قرار می‌دهد، بيمار می‌تواند خصوصيات آن چيزی را توصيف کند: «دسته‌ای بلند و سخت و موهايی نرم دارد.» گاهی بيمار می‌تواند چگونگی استفاده از آن چيز را توصيف کند: « هر روز از آن استفاده می‌کن م .» اما نمی‌توان د نام آن چيز رابگويد. وقتی محقق آن چيز را در دست راست بيمار قرار می‌دهد، او می‌تواند نام آن را بگويد: «چيزی که در دست من است يک مسواک است.» اما نمی‌تواند چگونگی استفاده از آن را توصيف کند. در شرايط عادی که بيمار می‌تواند هم از دست‌ها هم از چشم‌هايش استفاده کند، مغز می‌تواند از عهده آسيب وارده برآيد و بيمار کمتر با مشکل رو‌به رو می‌شود.

اين نمونه و مشاهدات به دست آمده از جراحی‌ها و آزمايش‌های ديگر، نشان می‌دهدکه مغز می‌تواند اطلاعات را در بيش از يک روش پردازش کند. به علاوه، بعضی اعمالی که در حالت عادی به وسيله يک ناحيه انجام می‌شوند، می‌توانند بر بخش‌های ديگر تحميل شوند. اين وضعيت اغلب زمانی می‌تواند رخ بدهد که فرد بسيار جوان است. برای مثال، وقتی کودکی دچار سکته‌ای می‌شود که نيمکره چپش را تخريب می‌کند، به جای از دست رفتن مقداری ازتوانايی‌های گفتاری يا همه آن، نيمکره راست مغزش جور اين عمل را می‌کشد. همچنين اگر دريافتی از يکی از حس‌ها آسيب ببيند، دريافتی از حس ديگر جبران خواهد کرد. به اين دلائل اغلب گفته می‌شود مغز همچون لاستيک است، يعنی می‌تواند از بعضی وقايع و تجربيات تاثير پذير و با شرايط ويژه سازگاری پيدا کند.

 پيچيدگی بر هم کنش‌ها

شايد از دانستن اين موضوع تعجب کنيد که از بسياری جنبه ها شما می‌توانيد بهتر از يک کامپوتر فکر کنيد. در حقيقت، ساختن کامپيوتر ‌هايی که بتوانند ساده‌ترين اعمال انسانی (برای مثال، تشخيص صورت افراد مختلف) را انجام دهند، بسيار مشکل است. برنامه‌های کامپيوتری تنها در سال‌های اخير توانسته‌اند استادان بازی شطرنج را شکست دهند. بعضی از دانشمندان تلاش می‌کنند با استفاده از برنامه‌های کامپيوتری ، ربات‌های باهوش ی طراحی کنند که نظير توانای‌ها و پردازش‌های اطلاعاتی مغز انسان را بروز دهند. تا به حال اين دانشمندان توانسته‌اند، نحوه پردازش اطلاعات در سوسک را الگوسازی کنند، اما همين کار نيز با دشواری‌های زيادی همراه بوده است. حال تصور کنيد ساختن رايانه و توليد برنامه‌ای که بتواند همه توانايی‌های مغز انسان را الگو برداری کند، چقدر سخت است.

يکی ازدلائل مشکل بودن ساختن يک الگوی رايانه‌ای از مغز انسان اين است که مغز ما تعداد زيادی سلول عصبی به نام نرون دارد و تعداد ارتباطات درونی بين اين سلول‌‌ها حيرت‌آور است.

مغز شما حدود ¹² 10 (يک تريليون) نرون دارد و از آنجا که اين سلول می‌توانند به روش‌های زيادی با هم ارتباط داشته باشند، توان همکاری بين آن‌ها فوق العاده بالا است. تا زمانی که بشر کامپيوتری نساخته است که ارتباطات درونی آن فوق العاده زياد باشد، الگو برداری از تفکر انسانی مشکل خواهد بود.

برای درک بهتر چگونگی ارتباط نرون با يکديگر، دقت در ساختمان يک نرون می‌تواند مفيد باشد شکل زير يکی ازاين سلول‌ها را نشان می‌دهد

در يک انتهای نرون، ضمايم شاخه‌داری وجود دارد که دندريت ناميده می‌شوند. دندريت‌ها همانند آنتن عمل می‌کنند و پيام‌های ورودی را دريافت می‌کنند. در انتهای ديگر نرون، ضميمه ديگری به نام آکسون وجود دارد که پيام‌های خروجی را ارسال کند. هر نرون با صدها يا هزاران نرون ديگر ارتباط دارد. اين آرايش به اين معنا است که يک نرون می‌تواند به تعداد زيادی از نرون‌ها پيام ارسال کند يا از آنها پيام دريافت کند. اين نرون‌ها شبکه سازمان يافته‌ای از ارتباطات درونی را شکل می دهند که در سرتاسر مغز و بدن گسترش می يابد. اين دستگاه عصبی باعث ارتباط جهان خارج با جهان داخل (بدن) می‌شود.

اطلاعات ورودی که بدن را به پاسخ وا می‌دارند، محرک ناميده می‌‌‌شوند. دستگاه عصبی انسان همانند دستگاه عصبی ساير جانوران اين اطلاعات را از محرک‌ها و پيامهای مغزی دريافت می‌کند. مغز پس از پردازش اطلاعات، با فرستادن پيامی به بخش مناسبی از بدن، پاسخ می‌دهد. برای مثال، تحريک حاصل از مشاهده صورت يک دوست به مغز امکان تشخيص آن شخص را می‌دهد و پيامی را به صورت شما مخابره می‌کند که به لبخند زدن شما می‌انجامد.

پيام چگونه از يک نرون به نرون ديگر فرستاده می‌شود؟ پيام علامتی است که باعث تغيير بار الکتريکی نرون می‌شود. يک تکانه الکتريکی در طول آکسون حرکت می‌کند تا به انتهای نرون می‌رسد. اين تکانه‌ الکتريکی در آن‌ها باعث آزاد سازی مواد شيميايی خاصی به نام پيام‌رسان عصبی می‌شود. پيام‌رسان‌های عصبی مانند پيک عمل می‌کنند و پيام را در فاصله بين نرون‌ها انتقال می‌دهند. اين فاصله سيناپس ناميده می‌شود. وقتی پيام‌رسان با دندريت‌های نرون بعدی مواجه می‌شود، پيام شيميايی به پيام الکتريکی تبديل می‌گردد. پيام الکتريکی در طول آکسون جا به جا می‌شود و برای رهايی پيام‌رسان‌ها به سيناپس بعدی آماده است. اين فرآيند تکرار می‌شود تا در طول ريشه‌های شبکه‌های عصبی مختلف مسيرهای پيام‌رسانی را بسازند. اين وقايع خيلی سريع رخ می‌دهند. از اين‌رو، شما می‌توانيد در فاصله زمانی بسيار کوتاهی فکر کنيد و پيامی را به دهانتان بفرستيد و لب به سخن گشاييد يا ناگهان بدويد. اين نظام که بر نرون‌های به هم مرتبط و توانايی آن‌ها در دريافت و ارسال پيام استوار است، در تمامی جانوران ديده می شود.

همه پاسخ‌ها به پردازش اطلاعات در مراکز تفکر مغز نياز ندارند. اگر شما چيز داغی را لمس کنيد به سرعت و بدون آن که نيازی به فکر کردن داشته باشيد، انگشت خود را عقب می‌کشيد. چنين پاسخ سريع و ساده ای به يک محرک، انعکاس ناميده می‌شود. پيام‌هايی که در اين پاسخ در گيرند از آشکار سازهای حسی در انگشت شما و از طريق نرون‌های بازويتان به نخاع می‌رسند و از طريق نرون‌های ديگری به ماهيچه‌های بازويتان باز می‌گردند. اين مسير، قوس انعکاسی ناميده می‌شود .

در همين زمان پيام‌هايی از نخاع به مغز فرستاده می‌شود. وقتی مغز اين پيام‌ها را دريافت می‌کند شما آن‌ها را به صورت «آن چيز داغ است» تفسير می‌کنيد. به هر حال، شما پيش از اين ، به علت پاسخ انعکاسی خود انگشتتان را از چيز داغ دور کرده‌ايد.

مزيت يک انعکاس بر پيامی که توسط مغز پردازش می‌شود، سرعت آن است. در چنين موقعيت‌هايی، شما برای جلوگيری از آسيب به حرکت تند نياز دارد. پاسخ های انعکاسی می‌توانند زندگی شما را حفظ کنند. هنگامی که گونه نوزاد انسان لمس می‌شود، سرش را به سمت گونه لمس شده می‌گرداند. اين انعکاس نوزاد را در چند ساعت اول زندگی به پرستار دلگرم می‌کند. اما با گذر زمان اين انعکاس از بين می‌رود. با اين وجود، بيشتر فعاليت‌های انسان از طريق مغز پردازش می شوند و به صورت انعکاس انجام نمی‌شوند. مغز انسان با ترليون‌ها ارتباطی که بين نرون‌ها‌يش وجود دارد، از عهده جهت دهی‌ به فعاليت‌های زندگی انسانی برمی‌آيد. حتی جانوران ساده‌تری مانند کرم خاکی به محرک های محيطی به صورت انعکاسی پاسخ می‌دهند. توانايی پاسخ‌دهی به گرما، نور و رطوبت به کرم خاکی کمک می‌کند تا غذا پيدا کند و خود را از خشک شدن در يک روز آفتابی و داغ محفوظ دارد.

چون مغز مسئوول رفتار بسيار پيچيده انسان است، نمی‌تواند فقط به پيام‌ محرک خارجی پاسخ دهد، بلکه بايد بتواند بعضی از الگوهای اطلاعاتی را ذخيره و بازيابی کند. برای مثال، هنگامی که کتابی را بر می‌داريد و مطالعه می‌کنيد، شما مجبور نيستنيد به طور جدی راجع به چگونه مطالعه کردن آن فکر کنيد . شما به طور عادی آن را انجام می‌دهيد. با وجود اين، هنگامی که شما برای نخستين بار چگونه خواندن را می‌آموختيد، درباره اين که اين صداها و حرف‌ها معرف به چيزی هستيد و چگونه در کنار يکديگر قرار می‌گيرند تا کلمه‌ای را بسازند و چگونه کلمات برای ساختن جمله با مفهوم ی کنار يکديگر قرار می‌گيرند، به تفکر نياز داشتند، اکنون اين فرآيند برای شما عادی به نظر می‌رسند، زيرا مغز شما الگوهای هزاران کلمه و الگوهای جملات متنوعی را آموخته و ذخيره کرده است.

حال که در انتهای اين مقاله هستيد، فکر می‌کنيد چشم‌ها و مغز شما در حال انجام چه کاری بودند و هستند؟

واژه نامه