معرفی نوروساینس یا علوم اعصاب (Neuroscience)


علوم اعصاب، مطالعه علمی سیستم عصبی انسان است.در مورد نحوه عملکردسیستم عصبی(فیزیولوژی) ، چگونگی ساختار آن (آناتومی) و نحوه توسعه آن میباشد.دانشمندانی که خود را به علوم اعصاب اختصاص داده اند را دانشمندان اعصاب (Neuroscientists) می نامند.

اکثریت دانشمندان اعصاب تحقیقات خود را بر روی مغز متمرکز می کنند و تاثیری که مغز بر روی عملکرد های شناختی و رفتار ها میگذارد.نوروساینس فقط به دنبال درک اینکه سیستم عصبی در حالت عادی چگونه کار میکند نیست بلکه به دنبال اینکه چگونه سیستم عصبی در افراد مبتلا به اختلالات عصبی و روان شناختی کار می کند هم میباشد.

پیشرفت اخیر در تکنولوژی های بیوسنسور، انتقال داده های بی سیم و الگوریتم های پردازش سیگنال موجب پیشرفت های غیر منتظره ای در علوم اعصاب شده اند و نیازمند بازنگری عظیم از آنچه که امروز به نظر می رسید در مورد ساختار، عملکرد و توسعه سیستم عصبی و مغز می دانیم و همچنین تأثیر آن در عملکرد رفتاری و شناختی میشود.

دانشمندان علوم اعصاب در تلاش برای پیشرفت های علمی بر لایه های مختلف سیستم عصبی متمرکز میباشند. از سطوح مولکولی تا ارتباطات بین عصبی (انتقال سیناپتیک سیگنال)، هماهنگ سازی شبکه در مقیاس بزرگ و تعاملات مغز و بدن.

نوروساینس ترکیبی از رشته های پزشکی، زیست شناسی و محاسباتی است که موجب درک عمیقی از اینکه چگونه بیش از 100 میلیارد سلول عصبی در مغز انسان متولد می شوند.چگونه رشد میکند و به یکدگیر متصل میشوند که یکی از پیچیده ترین ساختار های جهان را تشکیل دهند(مغز) و سیستم عصبی.

مغز و سیستم عصبی

در واقع، دانشمندان اعصاب تلاش خود را برای بینش عمیق تر به مغز محدود نمی کنند، بلکه تمام لایه های سیستم عصبی را پوشش می دهند.سیستم عصبی اساسا سیم کشی برق بدن را تشکیل می دهد، اجتماع پراکنده و پیچیده ای از سلول ها و اعصاب اطلاعات را بین مغز، نخاع، ارگان ها و اندام ها انتقال می دهند.

مغز و نخاع سیستم عصبی مرکزی را تشکیل میدهند و از آنجایی که تمامی پیام های حسی از اندام ها به این دو بخش فرستاده میشوند تمام فعالیت های بدنی را تنظیم میکنند.در مقابل، سیستم عصبی محیطی شامل سیستم های پیکری و خودمختار است که مسئول نظارت داوطلبانه و غیرارادی عضلات اسکلتی و همچنین تنظیم غیرمستقیم توابع بدن مانند ضربان قلب، هضم، تنفس، واکنش های ذهنی، ادرار و تحریک جنسی است.

مغز انسان – یک ساختار چین خورده، 1400گرم توده بافت – پیچیده ترین ساختار زنده جهان است.

مقدمه ای بر مغز انسان

در حالی که سیستم عصبی ما تمام جنبه های عملکرد بدن ما را کنترل می کند،جذابیت مغز برای دانشمندان ممکن است به دلیل تاثیر اساسی آن بر یادگیری، حافظه و احساسات باشد.بدون مغز ما افکار، رویاها، امیدها و تخیلات را نداریم.

بخش های اصلی مغز

برخی از حقایق اساسی که زمینه مشترک تحقیقات عصبی را مشخص می کنند: وزن متوسط مغز بزرگسالان حدود 1.4 کیلوگرم است و شامل چهار قسمت اصلی است: ساقه مغز(از مغز میانی شروع میشود تا ابتدای نخاع)،مخچه،سیستم لیمبیک و بزرگترین قسمت مغز که گاها “مغز” (cerebrum) هم نامیده میشود چون ناحیه وسیعی از مغز رو فراگرفته است .

مغز شامل سلول های عصبی (نورون ها) و سلول های پشتیبان (گلیال) است.در حالیکه اعتقاد مشترک وجود دارد که تنها نورون ها ها می توانند از بلوک های ساختمان مبادلات داده های عصبی استفاده کنند.دانشمندان علوم اعصاب به تازگی کشف کرده اند که سلول های گلیال، در واقع، بر برخی از فرآیندهای فیزیولوژیکی مانند تنفس و اتصال سیناپسی تاثیر می گذارد.

مجموعه ای از سلول های عصبی متصل با یکدیگر به صورت الکتریکی به یکدیگر سیگنال می فرستند. مغز این سیگنال های دریافتی را تفسیر میکند و به محیط خارج واکنش نشان میدهد.کارشناسان اولیه به این نتیجه رسیدند که تمام احساسات ما، از گرسنگی یا خشم تا احساسات پیچیده تر مانند کنجکاوی و تعجب، محصولی از این “سیمهای” در هم بافته هستند. چگونگی تبدیل این پدیده های الکتریکی به احساسات خود رمز و راز دیگری دارد.

سه هدف اصلی نوروساینس

به گفته انجمن نوروساینس (SfN)، سه هدف اصلی علوم اعصاب عبارتند از:

  1. درک مغز انسان و نحوه عملکرد آن.
  2. درک و توصیف چگونگی توسعه سیستم عصبی مرکزی (CNS)، رشد کردن و حفاظت از آن.
  3. تجزیه و تحلیل و درک بیماری های عصبی و روانی و کشف روش های پیشگیری یا درمان آنها.

پیشرفت فناوری همراه با افزایش دانش از نحوه عملکرد مغز و سیستم عصبی منجر به پیشرفت های بسیاری در زمینه علوم اعصاب شده است.افراد مبتلا به آسیب مغزی و نخاعی آسیب دیده، اختلالات روانشناختی و بیماری های مغزی، در حال حاضر از پیشرفت های علمی غیرمنتظره ای برخوردار می باشند که به آنها در بهبود وضعیت و درمانشان کمک شایانی میکند.

از لحاظ تاریخی، علوم اعصاب به عنوان زیربخش زیست شناسی(بیولوژی) طبقه بندی شده است.امروزه نوروساینس علمی بین رشته ای است که با رشته های دیگر مانند روانشناسی، پزشکی، زبان شناسی، شیمی، فلسفه، مهندسی، ریاضیات و حتی علوم رایانه هماهنگ شده است.

دانشمندان علوم اعصاب مدرن در محدوده وسیعی از زمینه ها و مطالعه از هر زمان دیگری درگیر هستند.آنها نه تنها جنبه های سلولی سیستم عصبی را مطالعه می کنند، بلکه همچنین جنبه های عملکردی، تکاملی، مولکولی، محاسباتی و پزشکی آن را نیز بررسی می کنند.

تاریخچه مختصری از نوروساینس

مصری های باستان اعتقاد داشتند که قلب حامل اطلاعات فردی است.در نتیجه، هنگامی که آنها مردند، در هنگام مومیایی کردن فرد، مغز را از بین میبردند اما قلب را در درون جسم مرده نگه میداشتند.

همچنین در بسیاری از زبان های دوران باستان، واژه مغز و مغزِ استخوان یکی بوده اند. یونانی های باستان و چینی ها تصورشان این بود که هر دو آنها (مغز و مغزِ استخوان) از آب بینی نشأت میگیرند.

تا سال 1700 قبل از میلاد، مردم مغز را مورد توجه و احترام برای کارکردش و هوش قرار نمیدادند. Alcmaeon، دانش آموز فیثاغورس که حدود 500 سال قبل از میلاد زندگی میکرد، نوشت که مغز انسان جایی است که ذهن در آن وجود دارد، به طوری که گسترش درک انسان از مغز شامل فرآیندهای تفکر است.

چندصد سال بعد  فیلسوف و دانشمند یونانی ارسطو، فرضیه ای را که توسط پیشینیانش تعیین شده بود را به چالش کشید، وقتی که اعلام کرد که مغز مکانیسمی بدنی برای خنک کردن خون است و قلب محل هوش انسان است.ارسطو میدانست که اگر مغز کسی لمس شود هیچگونه حسی در شخص ایجاد نمیشود (واقعا هم همینطور میباشد چونکه در مغز نورون های درد وجود ندارند!) پس او از این تجربه نتیجه گرفت که مرکز وقوع حس های مختلف قلب میباشد نه مغز.

تا زمان اختراع میکروسکوپ در سال 1590، ما قادر به درک عمیق تر از مغز و ارتباط آن با فرآیندهای انسان نبودیم.رامون کاخال که برخی او را پدر علوم اعصاب نیز مینامند اولین کسی بود که موفق شد یک سلول عصبی را با میکروسکوپ مشاهده کند و متمایز بودن سلول های عصبی نسبت به دیگر سلول های بدن را ثابت کند.او همچنین برنده جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی در سال ۱۹۰۶ به خاطر مطالعه سیستم عصبی بود.شاید براتون جالب باشه تصاویری که رامون بعد از مشاهده نورون ها کشیده بود را ببینید.

Golgi (1826-1926)، پزشک، دانشمند و آسیب شناس ایتالیایی یکی از اولین محققان مدرن بود که هرگونه درک فیزیکی مغز را متوجه شد. با استفاده از نمک کرومات نقره، گلجی توانست نشان دهد که هر کدام از نورونها های نواحی مختلف تک و منحصر به فرد به نظر می رسند.بر اساس کار Golgi، آسیب شناس اسپانیایی و متخصص مغز و اعصاب، سانتیاگو کاخال که در بالا در موردش توضیح دادیم فرضیه ای طرح کرد که نورون کوچکترین واحد عملکردی مغز است.

دیگر دانشمندان قرن 19 میلادی، از جمله هوهنس پیتر مولر، فیزیولوژیست آلمانی، متخصص آناتومیست و خزنده شناس، هرمان ون هیمولتز، یک فیزیکدان و پزشک آلمانی و امیل دو بویز ریموند، پزشک و فیزیولوژیست آلمانی، زمانی که آنها تحریک پذیری الکتریکی نورون های مغز را نشان دادند درک عملکرد مغز را افزایش دادند. به طور مشخص، آنها نشان دادند که وضعیت الکتریکی نورون های مجاور تحت تأثیر نورون های تحریک کننده الکتریکی آنها قرار دارند.

در حالی که مولر، همولتز و بویس ریموند کشفیات خود را انجام دادند، پزشک و آناتومیست فرانسوی پیر پاول بروکا، در حال کار با افراد مبتلا به آسیب مغزی، نتیجه گرفتند که مغز دارای چندین ناحیه مستقل از هم است که هر کدام مسئول عملکرد متفاوت و خاصی در انسان هستند.بروکا همچنین توانست محل کنترل گفتار و سختن گفتن را در مغز پیدا کند که در نیمکره چپ مغز در لوب پیشانی قرار دارد و نام آن ناحیه را به افتخار کشف خودش بروکا گذاشت.

نوروساینس چگونه کار میکند؟

در ابتدا، کارهای منحصر به فرد مغز با بررسی بیمارانی که رفتار ناخوشایند یا غیرطبیعی داشتند، از جمله افرادی که پس از یک حادثه یا سکته مغزی، به صورت ناگهانی قدرت شنوایی یا دیدن خود را از دست میدادند، مورد مطالعه قرار گرفتند.مانند یک عمل مهندسی معکوس، جراحان سر اشخاص آزمایش شونده را در عمل جراحی باز میکنند و قسمت هایی از مغز که در حادثه آسیب دیده اند را برای درک از دست دادن بینایی تعیین کرده و بنابراین نقش آن را در عملکرد سیستم بصری ما به رسمیت می شناسند.

در نهایت، تکنولوژی پیشرفت کرد و ابزارهایی مانند تصویربرداری تشدیدی مغناطیسی عملکردی (fMRI) برای مطالعه مغز ما با تمام جزئیات دقیق مورد استفاده قرار میگیرد.دانشمندان علوم اعصاب می توانند بخش های خاصی از مغز را بخوانند، زیرا در هنگام تصویربرداری از نوع fMRI مغز در حال فعالیت میباشد و داده ها زنده بر روی مانیتور نمایش داده میشوند. fMRI یکی از روش های غیر مستقیم و غیر تهاجمی برای تصویر برداری مغزی در برابر فرو کردن الکترود در مغز میباشد.

چرا علوم اعصاب جای روانشناسی را میگیرد؟

تلاش های اولیه برای شناخت ذهنیت ما و یا برای درک اینکه چرا ما برای ایجاد عقیده هایی که با برداشت های ما مطرح شده است صورت گرفته، دریافتیم که عملکرد مغز را می توان با یک اطلاعات حیوانی مقایسه کرد و با استفاده از آن به طور همزمان با هدف بقا هر دو را مقایسه کرد.دانشمندان اولیه معتقد بودند این افراد روانشناسان یا رفتارگرایان نامیده می شوند.

علم روانشناسی امروزه بسیار محبوب شده است، که میتونید از روی شواهد و حتی فیلم های سینمایی به این حقیقت پی ببرید. به عنوان مثال، سریال جنایی و هیجان انگیز روانکار یا The Mentalist را در نظر بگیرید، شخصیت اصلی به عنوان یک پیشگو نشان داده میشود که از مهارت های روانکاوی خود برای خواندن عقاید دیگران و برای انگیزه های فردی خود استفاده می کند.

روانشناسی تا حدودی نظری است و در بسیاری از محافل، علمی و تجربی نیست.بیشتر مطالعات روانشناسی وسیله ای است برای توجیه “غرایز حیوانی” خود با کمک همبستگی و ارتباط، نه علیت، همراه با برخی از اصطلاحات جالب دیگر.مغز ما فوق العاده ترین ابرکامپیوتر جهان است و در این شرایط، روانشناسی تمایل دارد که رفتار این دستگاه را بررسی کند، در حالی که علوم اعصاب بررسی پردازنده را انجام می دهد و مشخص می کند که چه چیزی باعث می شود دستگاه دارای عملکرد باشد و نحوی عمل کند.پس هر دو در دو مسیر جدا از هم و گاهی در تعامل با یکدیگر و گاه بر ضد یکدیگر به جلو حرکت میکنند.برخی نوروسایکولوژی رو به عنوان موج پنجم درمانگری معرفی کرده اند در حالی که ما در زمان حال در موج سوم درمانگری یعنی موج سوم روانشناسی ، موج وجودی میباشیم. در این موج جنبه های فلسفی روانشناسی بیشتر مدنظر قرار گرفته اند و موضوعاتی همچون جایگاه انسان در هستی و معنای زندگی و جبر و انتخاب مورد توجه قرار گرفتند.

چرا نوروساینس مهم است؟

به غیر از ارضای کنجکاوی خود، یکی دیگر از دلایل بررسی مغز و سیستم عصبی این هست که ریشه های علل پریشانی های مداوم خود را پیدا کنیم. عصب شناسان دریافته اند که این احساسات قدرتمند از آمیگدال، مرکز ترس در مغز ما ظاهر می شوند.با در نظر گرفتن خاطرات ترس و دردناکی که بیماران مبتلا به اختلال استرس پس از ضربه (PTSD) با کمک برخی از مواد شیمیایی همراه هستند، علوم اعصاب قادر است با استفاده از fMRI آن شخص را بررسی کندو تعیین اینکه در آن ترس ها پنهان و ساکن است.

با کمک این تصاویر fMRI، داروهای تجربی تجویز میشوند که می توانند به طور مستقیم به مناطق کلیدی مسئول ترس و اضطراب حمله کنند و به این بیماران کمک کنند تا سریع تر آرام شوند و یا رخداد های این خاطرات را به صورت کامل از بین ببرند و در نهایت این علم به شما کمک میکند که خود واقعیتونو بشناسید.

ایلان ماسک غول فناوری، درباره دیدگاه بزرگ خود برای ادغام انسان با هوش مصنوعی صحبت کرده است که منجر به ایجاد شرکت جدید خود یعنی Neuralink شد.ایده کلی این است که از خواص الکتریکی مغز ما بهره ببریم و آن را به الکترودهای متصل به یک کامپیوتر متصل کنیم، که در نتیجه یک ترکیبی از مغز و رایانه بدست میاد.این امر می تواند باعث اتصال از راه دور دو شخص شود و ارتباطات مزبور AI را فراهم کند.با این حال، با توجه به پیچیدگی مفاهیم، توسعه این فناوری در حال حاضر امکان پذیر نیست و پیاده سازی تنها به تئوری محدود می شود.

پس در آینده ای نه چندان دور شاهد تعامل نوروساینس و هوش مصنوعی خواهیم بود.از سوی دیگر، علوم اعصاب گام به گام پیشرفته تر شده است و با بررسی نقشه های فردی در مغز ما، با بررسی سیم کشی پیچیده و سخت افزاری، از رویکرد عملی استفاده کرده است.در نتیجه در زمان حال ما درک بیشتری از این ساختار پیچیده که بیش از میلیون ها سال است که در حال تکامل و شکل گرفتن میباشد داریم.

بازدیدها: 345

Dr.vosta

تجربیات آموزشی و پژوهشی من در زمینه فیزیولوژی پزشکی و دکتری تخصصی علوم اعصاب (نوروساینس) است.

مطالب مرتبط

۲ دیدگاه‌

  1. مرتضوی گفت:

    دراینکه امریکا در این بخش پیشرفت مهمی داشته شکی نیست. ولی ای کاش در مورد تکینک های نوروساینس و مایندفولنس چیزی مینوشتید.
    مثل دریم دریم یا دیس کانکشن. بخشی از خاطراتبد ادم پاک بشه یا انسان هرخوابی بخواد ببینه و یا ….

    شما استاد خوب در این زمینه در ایران میشناسید؟

    • Dr.vosta گفت:

      mindfulness در حقیقت در حوزه alternative medicine و طب مکمل قرار می گیرد.البته هنوز مبنای علمی اثربخشی آن کاملا روشن نشده است که بتوان آنرا بعنوان شاخه ای از نوروساینس در نظر گرفت.
      توصیه ارزشمند شما در نوشته های آتی لحاظ می شود.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *