فهم الدماغ
جدول المحتويات
العمل معًا لإنجاز مهمة ما
فهم الدماغ : لهذا السبب ، لإنجاز العديد من الوظائف المعرفية ، يجب أن تعمل الوحدات معًا. يتطلب تمرين الذاكرة قصير المدى ، مثل الاحتفاظ برقم هاتف جديد في الاعتبار لبعض الوقت ، تعاون وحدات السمع والانتباه والحفظ. ولدمج نشاط العديد من الوحدات والتحكم فيه ، يستخدم الدماغ وحدات معينة تكون في قلب كل وحدة أكثر ارتباطًا بالآخرين. هذه تسمى “المحاور”.
وبالتالي ، فإن بعض الوحدات التي تتحكم في نشاط الدماغ وتدمجه هي أكثر “مغامرة” من غيرها ، أي أن وصلاتها تمتد إلى فصوص دماغية متعددة. هذا هو الحال مع وحدة التحكم الأمامية الجدارية التي تغطي الفص الجبهي والجداري والصدغي. لقد تطور مؤخرًا إلى حد ما على نطاق تطوري ، وهو كبير بشكل خاص في البشر مقارنة بأقرب أسلافنا الرئيسيين. تشبه هذه الوحدة الجدارية الأمامية الموصل ، وتنشط في عدد كبير من المهام المعرفية.
دور الوحدة الجدارية الأمامية مهم: فهو يسمح لوحدات دماغية أخرى متعددة بالعمل في انسجام تام. يشارك بشكل كبير فيما يسمى بالوظائف التنفيذية ، والتي تشمل عمليات صنع القرار والذاكرة قصيرة المدى والتحكم المعرفي. حتى أنه يشارك في تطوير استراتيجيات معقدة ويمنع السلوك غير المناسب.
إقرأ أيضا:أفكار الملابس الداخليةمعامل آخر شديد الترابط في جميع أنحاء الدماغ هو معامل البروز ، الذي يتصل بالمعامل الجبهي الجداري ويساهم في سلسلة من السلوكيات المتعلقة بالانتباه والاستجابة للمنبهات الجديدة. على سبيل المثال ، انظر إلى هاتين الكلمتين: الأزرق والأحمر. إذا طُلب منك تسمية لون كل مصطلح ، فستتفاعل بشكل أسرع مع اللون الأحمر. هذا لأن الوحدات الجدارية الأمامية والوحدة البارزة يجب أن تنشط معًا عندما تستجيب للكلمة الزرقاء المكتوبة باللون الأخضر ، لأنه يجب أن تمنع ميلك الطبيعي لقراءة الكلمة على أنها “زرقاء”.
فهم الدماغ : لكل شبكة دماغه!
قام الباحثون بقياس شبكات الاتصال الهيكلية والوظيفية لكل فرد عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ، واستكملوا هذه البيانات بمجموعة من الاختبارات والاستبيانات المعرفية لتقييم 280 سمة سلوكية ومعرفية. قدم المشاركون أيضًا معلومات عن نوعية نومهم ، وتكرار استهلاكهم للكحول ، ومهاراتهم اللغوية والذاكرة ، فضلاً عن حالتهم العاطفية. بدأ علماء الأعصاب في جميع أنحاء العالم في النظر في هذه البيانات لمعرفة كيف تحدد شبكات الدماغ من نحن.
وهكذا أظهرنا ، بمساعدة فرق بحثية أخرى ، أن نماذج اتصال الدماغ تؤسس “بصمة” تميز كل فرد بالغ. على سبيل المثال ، الأشخاص الذين لديهم روابط وظيفية قوية بين مناطق معينة غالبًا ما يكون لديهم المزيد من المفردات ، ويكونون أكثر ذكاءً (أفضل في حل المشكلات الجديدة) ، ويعرفون كيفية انتظار المكافأة. بشكل عام ، هم أيضًا أكثر تعليماً ، وأكثر رضىً عن حياتهم ، ولديهم ذكريات أفضل واهتمام أفضل. على العكس من ذلك ، فإن الأفراد الذين لديهم اتصالات وظيفية أضعف بين هذه المناطق نفسها من الدماغ هم أقل ذكاءً ، ولديهم تاريخ أكبر في تعاطي المخدرات ، وينامون بشكل سيء ، ويعانون من ضعف التركيز.
إقرأ أيضا:الذكريات الشخصية والحنينروابط مفيدة قوية
بعد ذلك ، أظهرنا أن هذه النتائج تم وصفها بواسطة مخططات محاور معينة. إذا كانت شبكة دماغك تحتوي على محاور قوية تقوم بإجراء العديد من الروابط بين الوحدات ، فإنها تميل إلى فصل الوحدات بشكل جيد عن بعضها البعض ، وستقوم بعمل أفضل في مجموعة متنوعة من المهام ، من الذاكرة قصيرة المدى إلى الرياضيات ، والإدراك الاجتماعي واللغوي. بعبارة أخرى ، فإن أفكارك ومشاعرك ومراوغاتك وعيوبك ونقاط قوتك الذهنية كلها مشفرة من خلال تنظيم عقلك المحدد في شبكة موحدة ومتكاملة. باختصار ، الموسيقى التي يعزفها عقلك هي التي تجعلك ما أنت عليه.
وبالتالي ، فإن الوحدات المتزامنة لعقلك تحدد هويتك وتساعدك على الحفاظ عليها بمرور الوقت. لأن المقطوعات الموسيقية التي يعزفونها تبدو مستقرة تمامًا بمرور الوقت. شوهد هذا التشابه عندما أجرى المشاركون في دراستين أخريين لمشروع Connectome البشري مهامًا مختلفة تتضمن ذاكرة قصيرة المدى ، والتعرف على مشاعر الآخرين ، وحركات الأصابع ، واللغة ، والرياضيات ، والتفكير الاجتماعي. و “حالة الراحة” التي تمتعوا بها. لتترك عقولهم تجول.
فهم الدماغ : الوصلات الهيكلية
والنتيجة مذهلة: فالكابلات الوظيفية للشبكات تقدم بعد ذلك أوجه تشابه مذهلة عند أداء كل هذه المهام. لاستخدام هذا القياس ، ليس الأمر كما لو كان الدماغ يلعب دور بيتهوفن عندما يقوم بالرياضيات ورافيل عندما يكون في حالة راحة. في الواقع ، فإن السيمفونية في رؤوسنا تتوافق مع الموسيقي نفسه الذي يميل دائمًا إلى العزف على نفس النوع الموسيقي. وذلك لأن الكابلات المادية للدماغ ، أو الوصلات الهيكلية ، تقيد مسارات الشبكة المتكاملة التي يمكن للإشارة العصبية أن تسلكها. وتحدد هذه المسارات كيفية تكوين الاتصالات الوظيفية ، على سبيل المثال للرياضيات أو اللغة. إنه مثل طبلة الجهير التي لا تستطيع عزف لحن البيانو …
إقرأ أيضا:أفضل التطبيقات لإدارة ميزانيتكومع ذلك ، فإن التغييرات في موسيقى الدماغ تحدث حتمًا ، تمامًا كما يحدث مع الموسيقى الأوركسترالية. تتشكل الروابط الجسدية للدماغ وتتغير بمرور الوقت ، أحيانًا على مدى أشهر أو سنوات ، بينما يختلف الاتصال الوظيفي بشكل أسرع ، في ثوانٍ أو دقائق ، حيث يتخطى الشخص مهمة ما ، عقلية إلى أخرى. هذه التغييرات في الاتصال الهيكلي والوظيفي مهمة أثناء نمو دماغ المراهقين ، عندما يتم صقل اللمسات النهائية للتوصيلات الدماغية. هذا وقت حرج ، حيث تظهر العلامات الأولى لمشاكل الصحة العقلية غالبًا في مرحلة المراهقة أو مرحلة البلوغ المبكر.
الشبكات التي تتغير مع تقدم العمر
هذا أحد المجالات التي نعمل عليها في المختبر: فهم كيفية تطور شبكات الدماغ خلال الطفولة والمراهقة وحتى مرحلة البلوغ. تؤثر التغييرات الفسيولوجية ، على سبيل المثال التغيرات الهرمونية ، على تطورها ، ولكن هناك عوامل أخرى متضمنة ، مثل التعلم ، والتعرض لأفكار ومهارات جديدة أو الحالة الاجتماعية والاقتصادية للفرد.
تظهر الوحدات التي تنتمي إلى شبكات الدماغ المختلفة في وقت مبكر جدًا من الحياة ، بالفعل في الرحم ، ولكن يتم تحسين اتصالها مع تقدمنا في السن. يعزز التعزيز المستمر للصلات الهيكلية بين المحاور طوال فترة الطفولة الفصل بين الوحدات وكذلك الكفاءة التي يؤدي بها الشباب وظائف تنفيذية مثل التفكير المعقد والتنظيم الذاتي وجدنا أيضًا أن عزل الوحدات يكون أسرع عند الأطفال ذوي الوضع الاجتماعي والاقتصادي العالي ، مما يكشف عن تأثير البيئة على نمو الدماغ.
فهم الدماغ : تغييرات الاتصال الهيكلي
كما قلنا من قبل ، على الرغم من أن تغييرات الاتصال الهيكلي بطيئة ، فإن إعادة تكوين الوصلات الوظيفية غالبًا ما تكون سريعة ، وتستمر بضع ثوانٍ أو دقائق. سرعة تنفيذ أساسية للانتقال من مهمة إلى أخرى ، أو حتى لضمان المقدار الهائل من التعلم الذي تتطلبه وظيفة معرفية واحدة. منذ عام 2011 وبعد العديد من الدراسات ، وجدنا أن أكثر الوحدات تغييرًا بسهولة توجد في الأشخاص الذين غالبًا ما يكون لديهم وظائف تنفيذية فائقة وقدرة على التعلم.
لتوضيح هذه النتيجة ، استخدمنا البيانات المتاحة للجمهور من دراسة تاريخية تسمى MyConnectomeوفيها خضع راسل بولدراك ، أستاذ علم النفس في جامعة ستانفورد ، شخصيًا لاختبارات معرفية وتصوير الدماغ ثلاث مرات في الأسبوع لأكثر من عام. وهكذا ، اكتشفنا أنه حتى لو كانت الوحدات في معظمها مستقلة ومنفصلة عن بعضها البعض ، فإن الدماغ في بعض الأحيان يعيد تنظيم اتصالاته تلقائيًا. تسمح هذه الخاصية ، المعروفة باسم المرونة الوظيفية للشبكة ، للقمة التي لها اتصالات وظيفية قوية داخل وحدة واحدة بإجراء العديد من الاتصالات فجأة مع وحدة أخرى ، وبالتالي تغيير تدفق المعلومات عبر الشبكة. وبفضل بيانات هذه الدراسة ، أظهرنا أن إعادة تشكيل اتصالات الشبكة يتغير كل يوم وفقًا لمزاجنا وتعبنا
الأمراض العقلية: خطأ في التقسيم!
يعكس تكوين اتصالات الدماغ أيضًا صحتنا العقلية. أنماط الارتباط الشاذة تصاحب الاكتئاب والفصام ومرض الزهايمر ومرض باركنسون واضطرابات طيف التوحد واضطراب نقص الانتباه وأشكال مختلفة من الخرف والصرع.
في الواقع ، لا تقتصر معظم الأمراض العقلية على منطقة واحدة من الدماغ. على سبيل المثال ، الدوائر المصابة بالفصام تمتد على نطاق واسع إلى دماغنا بالكامل. تؤكد فرضية “قطع الاتصال” المزعومة لمرض انفصام الشخصية أن الوحدات الفردية طبيعية ، لكن الروابط بينها كثيرة جدًا …
فهم الدماغ : تكون الوحدات في الغالب قائمة بذاتها ومنفصلة
كما قلنا من قبل ، في الدماغ السليم ، تكون الوحدات في الغالب قائمة بذاتها ومنفصلة ، وقدرتها على تغيير الروابط بسرعة مفيدة للوظائف المعرفية. لكن إلى حد ما! لأننا وجدنا أنه في أدمغة المصابين بالفصام وأقاربهم من الدرجة الأولى ، تتم إعادة تشكيل الشبكات بسهولة بالغة! ثم تحدث الهلوسة السمعية عندما تغير الرؤوس بشكل غير متوقع الاتصالات بين وحدة الكلام والوحدة السمعية. يعطي هذا أحيانًا انطباعًا بأن سماع صوت يتكلم في الرأس.
مثل الفصام ، لا ينتج الاضطراب الاكتئابي الشديد عن خلل في منطقة واحدة فقط من الدماغ. يبدو أن ثلاث وحدات قد تأثرت: الوحدات الجدارية الأمامية والوضع البارز والوضع الافتراضي. في الواقع ، تعتمد أعراض المرض – التثبيط العاطفي ، والحساسية المتغيرة للأحداث العاطفية ، والاجترار – على هذه الوحدات. إن الاتصال بينهما هو الذي سيتعطل بعد ذلك. عادة ، تكون أنشطتهم متوازنة ، مما يضمن المعالجة المعرفية المثلى للمدخلات الحسية ، في مواجهة المزيد من الأفكار الاستبطانية. لكن في حالة الاكتئاب ، يسود الوضع الافتراضي: يجتر المريض فقط. فقدت موسيقاه الدماغية توازنها ، ويبدو الأمر كما لو أن عائلة واحدة من الآلات تتحكم في السمفونية بأكملها.
نمذجة شبكات الدماغ الحاسوبية
بالإضافة إلى دراسة نمو الدماغ والأمراض العقلية ، بدأ علماء الأعصاب الشبكيون في التساؤل عن سبب اتخاذ شبكات الدماغ شكلها الحالي لعشرات الآلاف من السنين. وبالتالي ، فإن المحاور هي مناطق الدماغ البشري التي تطورت أكثر خلال التطور ، مما يجعلها أكبر بمقدار ثلاثين مرة من قرود المكاك. من المحتمل أن تسمح المحاور الأكثر قوة بمعالجة مجمعة أفضل للمعلومات بين الوحدات ، مما يؤدي إلى تحليلات أكثر تعقيدًا للمعلومات.
فهم الدماغ : في أدمغة الأشخاص المصابين بالفصام ، تتم إعادة تكوين الشبكات بسهولة كبيرة
أحب ريتشارد فاينمان الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء أن يقول ، “ما لا أستطيع أن أصنعه ، لا أفهمه. قول مأثور جيد ، لكنه يفتقر إلى فكرة مركزية. بدلاً من ذلك ، يجب أن نعلن: “ما لا أستطيع إنشاؤه أو التحكم فيه ، لا أفهمه”. لأنه في حالة عدم وجود مثل هذا التحكم ، يمكننا الاستمتاع بالاستماع إلى سيمفونية ، ولكن ليس كقائدها. الشيء نفسه ينطبق على الدماغ. نحن اليوم نفهم شكلها وأهمية بنية شبكتها ، ونعلم أنها تحدد من نحن ، لكننا بدأنا للتو في رؤية كيف يحدث كل هذا. لإعادة صياغة شرح عالم الرياضيات بيير سيمون دي لابلاس حول الحتمية والميكانيكا ، وتطبيقه على الدماغ ، يمكننا النظر في دماغنا ، وبالتالي عقلنا ، كتجميع لحالات الماضي التي يمكن استخدامها للتنبؤ بالمستقبل. يمكن لعالم أعصاب يعرف كل مبادئ كيفية عمل الدماغ وكل ما يتعلق بدماغ شخص معين أن يتنبأ بحالته العقلية المستقبلية ، تمامًا مثل ماضيهم.
