بزرگ‌ترین نقشه از مغز پستانداران ثبت شد

نقشه بخشی از مغز موش که انتظار می‌رود قابل تعمیم به انسان‌ها نیز باشد، می‌تواند به دانشمندان در درک رفتارها، آگاهی و حتی معنای انسان بودن کمک کند.

کد خبر: ۷۸۹۶۰۷

تاریخ: ۲۱ فروردين ۱۴۰۴ - ۱۸:۱۲

به گزارش ایران اکونومیست، بزرگترین و جامع‌ترین نقشه سه بُعدی از مغز پستانداران تا به امروز درکی بی‌سابقه از نحوه اتصال و عملکرد نورون‌ها ارائه می‌دهد. این نقشه جدید که یک میلی‌متر مکعب از قشر بینایی موش را ثبت کرده است، به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا عملکرد مغز را با جزئیات فوق‌العاده مطالعه کنند و به طور بالقوه درک مهمی را در مورد اینکه چگونه فعالیت عصبی، رفتار را شکل می‌دهد، چگونه ویژگی‌های پیچیده‌ای مانند هوشیاری به وجود می‌آیند و حتی معنای انسان بودن را به دست آورند.

به نقل از نیچر، فارست کولمن (Forrest Collman)، عضو گروه محققان در مؤسسه علوم مغز آلن در سیاتل، می‌گوید: رفتارهای ما در نهایت از فعالیت در مغز ناشی می‌شوند، و بافت مغز خواص بسیار مشابهی در همه پستانداران دارد. این یکی از دلایلی است که ما معتقدیم درک در مورد قشر مغز موش می‌تواند به انسان تعمیم یابد.

هفت سال طول کشید تا این دستاورد که زیست شناس فرانسیس کریک در سال ۱۹۷۹ آن را «غیرممکن» نامید، تکمیل شود و ۱۵۰ محقق از سه موسسه در آن شرکت داشتند. این مطالعه با گروهی شروع شد که فعالیت عصبی را از قسمتی از قشر بینایی مغز موش، که به اندازه یک دانه شن بود، هنگام تماشای فیلم‌ها و کلیپ‌های یوتیوب ثبت کردند.

سپس، گروه دوم همان ناحیه مغز را تشریح کردند و آن را به لایه‌هایی به اندازه عرض یک تار موی انسان تقسیم کردند و از هر برش عکس گرفتند. به دلیل ماهیت ظریف سازه، فرآیند برش را نمی‌توان برای مدت طولانی متوقف کرد، بنابراین تیم تغییراتی را انجام داد. نونو دا کاستا (Nuno da Costa)، عضو تیم و همچنین محقق در مؤسسه آلن می‌گوید: ما ۱۲ روز و ۱۲ شب را صرف تقسیم این مکعب میلی‌متری بافت به تقریبا ۳۰ هزار لایه کردیم.

از آنجا، یک تیم سوم از هوش مصنوعی برای ردیابی تمام سلول‌ها و بازسازی هر برش در یک نقشه سه بعدی استفاده کردند. کولمن می‌گوید: مثل این بود که از هوش مصنوعی بخواهیم سخت‌ترین کتاب رنگ آمیزی جهان را تکمیل کند. شما ۱۰۰ میلیون تصویر در سه بُعد دارید و هر سلول باید با مداد رنگی متفاوتی رنگ شود. هوش مصنوعی باید تصمیم بگیرد که یک سلول از کجا شروع شود و سلول بعدی در کجا متوقف شود.

این داده‌ها در نهایت با فعالیت عملکردی ثبت شده در شروع پروژه ترکیب شدند تا آنچه که موش مشاهده می‌کرد با فعالیت مربوطه در مغز ارتباط دهیم. نقشه به دست آمده پیچیدگی خیره کننده مغز را نشان می‌دهد. علیرغم اندازه کوچک آن، بیش از ۲۰۰ هزار سلول با چهار کیلومتر انشعاب بین آنها و ۵۲۳ میلیون سیناپس که سلول‌ها را به هم پیوند می‌زند، داشت.

داده‌ها در حال حاضر مفروضات مربوط به نحوه ارتباط نورون‌ها را به چالش می‌کشند و نشان می‌دهند که آنها نه تنها سلول‌های مجاور را هدف قرار می‌دهند، بلکه به طور فعال سلول‌های دیگری را که برای پردازش همان محرک‌های بصری اختصاص داده شده‌اند، تحت تاثیر قرار می‌دهند.

محققان امیدوارند نقشه آنها برخی از شکاف‌های علمی بین فعالیت‌های عصبی و رفتارها را پر کند و در نهایت به کشف ویژگی‌های پیچیده‌ای مانند هوش کمک کند. ناتالی روشفورت از دانشگاه ادینبورگ بریتانیا می‌گوید: این کار نوآورانه‌ای است که برای جامعه علمی ارزشمند خواهد بود.

فراتر از کاربردهای فوری آن، حتی ممکن است بتوانیم نظریه‌های آگاهی را آزمایش کنیم. اگر کسی نظریه‌ای درباره آگاهی داشته باشد، ممکن است بتواند از این داده‌ها بپرسد، که آیا می‌توان نظریه او را تأیید کرد یا رد می‌شود.