دومین سمینار بین رشته ای دانشجویی با محوریت علوم اعصاب بینایی

فصل چهارم: مغز مصور

بخش اول این فصل به نحوه کار تصویربرداری ساختاری و عملکردی از منظر نوروفیزیولوژی می‌پردازد. بخش دوم، عوامل روش‌شناختی را برای حصول اطمینان از ارتباط معنادار نتایج بدست‌آمده با نظریه شناختی، مورد مطالعه قرارمی‌هد. بخش سوم، بررسی چگونگی تجزیه و تحلیل داده‌های تصویربرداری عملکردی برای یافتن مناطق فعال را با درنظرگرفتن برخی مشکلات، به عهده دارد. و درنهایت به این سوال بازمی‌گردد که آیا تصویربرداری عملکردی می‌تواند به عنوان یک خواننده ذهن Orwellian-like استفاده شود.

بخش اول

تصویربرداری ساختاری

تصویربرداری ساختاری برمبنای این واقعیت است که انواع مختلف بافت (مثل جمجه، ماده خاکستری، ماده سفید، مایع مغزی-نخاعی )، ویژگی‌های فیزیکی متفاوتی دارند. این خواص مختلف می‌تواند برای ساخت نقشه‌های دقیق استاتیک ساختار مغز، مورد استفاده قرارگیرد. برخی روش‌های مورد استفاده در این نوع تصویربرداری، توموگرافی کامپیوتری( CT - که برمبنای میزان جذب اشعه ایکس کار می‌کند که به‌ترتیب استخوان جمجه، ماده مغز و مایع مغزی-نخاعی بیشترین جذب را دارند) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI - براساس تغییرات در میزان اکسیژن خون مرتبط با فعالیت عصبی کار می‌کند که در این حالت fMRI نامیده می‌شود. دقت فضایی بسیاربهتر و امنیت بیشتری نسبت به CT دارد و برخلاف CT قابلیت تشخیص بین ماده سفید و خاکستری را داراست) می‌باشند. درنهایت می‌توان گفت که تصویربرداری ساختاری، پیکربندی فضایی انواع مختلف بافت‌های مغزی را اندازه‌گیری می‌کند.

تصویربرداری عملکردی

تصویربرداری عملکردی بر این فرضیه استوار است که فعالیت‌های عصبی، باعث ایجاد تغییرات فیزیولوژی محلی در ناحیه مورد نظر در مغز می‌شوند و این روش، تولید نقشه‌های پویا (برخلاف تصویربرداری ساختاری) و لحظه به لحظه از فعالیت‌های مغزی را به هنگام درگیر شدن در یک تکلیف شناختی، میسر می‌سازد.

مبنای فیزیولوژی تصویربرداری عملکردی (روش‌هایی نظیر PET )، بر پایه اندازه‌گیری مستقیم تغییرات جریان خون می‌باشد. (درحالیکه تصویربرداری ساختاری حساس به غلظت اکسیژن موجود در خون می‌باشد.).

امروزه تغییرات در سطح کوچک (در سطح میلی‌متر) تشکیلات و غلظت ماده سفید و ماده خاکستری را می‌توان با استفاده از روش غیرتهاجمی MRI تجزیه وتحلیل کرد و این موضوع، سرنخ‌های مهمی درباره چگونگی ارتباط بین تفاوت‌های فردی در ساختار مغز و تفاوت‌های فردی در شناخت را بدست می‌دهد. دو روش مهم در این زمینه، مورفومتری مبتنی‌بر واکسل و تصویربرداری تنسور انتشار می‌باشند.

VBM بر توانایی‌های ساختاری MRI جهت تشخیص تفاوت‌های بین ماده سفید و ماده خاکستری، تمرکز دارد و مغز را به ده‌ها هزار ناحیه کوچک (Voxel) تقسیم می‌کند و ارتباط میان ماده سفید و خاکستری را در هر voxel تخمین می‌زند. این معیار می‌تواند برای پاسخ به سوالات مقایسه‌های فردی نظیر این پرسش به کار رود که : آیا یادگیری یک مهارت جدید، منجر به افزای چگالی ماده خاکستری در برخی نقاط مغز خواهد شد؟

DTI اتصال ماده سفید بین مناطق را اندازه‌گیری می‌کند (شایان ذکر است که VBM مقدار ماده سفید را بدون درنظرگرفتن اینکه چگونگی اتصال آن، اندازه‌گیری می‌کند). با استفاده از معیاری به نام ناپیوستگی جزئی در MRI، می‌توان میزان اثر همراستا شدن مولکول‌های آب موجود در آکسون را اندازه‌گیری کرد و درنتیجه میزان اتصال ماده سفید را تخمین زد. در واقع FA معیاری است برای اندازه‌گیری میزان انتشاری که در برخی جهات بیشتر از سایر جهت‌ها اتفاق می‌افتد.

اما باید بدانیم که صرف قراردادن یک فرد در دستگاه اسکنر و اندازه‌گیری میزان تغییرات خون و غلظت اکسیژن موجود در خون، بیانگر فهم شناخت وی نخواهد بود، چرا که شرایط و تجربه‌های دیگر نیز در بدست‌آوردن این نتیجه دخالت داشته‌اند. بنابراین برای ارائه یک نتیجه علمی خوب، همواره می‌بایست نتیجه بدست‌آمده را با یک یا چند پاسخ پایه مقایسه نمود و این امر نیازمند این است که مطمئن باشیم کار پایه به‌صورت مناسبی با کار آزمایشی تطابق دارد.

PET دو مزیت عمده نسبت به fMRI دارد، اول اینکه عوامل فارماکولوژیکی رادیویی برچسب‌دار می‌توانند برای ردیابی مسیرهای مشخص خاصی مورد استفاده قرارگیرند و دوم اینکه نسبت به fMRI حساسیت کمتری به تحریف سیگنال‌های اطراف حفره‌های هوا (مانند سینوس‌ها یا حفره دهان) دارد.

fMRI از همان تجهیزات MRI استفاده می‌کند و برخلاف PET نیازی به تشعشع یونی ندارد بنابراین افراد می‌توانند بطور مکرر مورد تست قرارگیرند. مولفه‌‌های سیگنال MR مورد استفاده در fMRI به مقدار دی‌اکسی‌هموگلوبین خون حساس هستند. وقتی نورون‌ها اکسیژن مصرف می‌کنند، اکسی‌هموگلوبین را به دی‌اکسی‌هموگلوبین تبدیل می‌کنند. دی‌اکسی‌هموگلوبین خاصیت پارامغناطیسی قوی دارد و باعث تحریف میدان مغناطیسی محلی می‌شود. این تحریف خود می‌تواند برای نشان دادن تغلیظ دی‌اکسی‌هموگلوبین موجود در خون، اندازه‌گیری شود. این تکنیک BOLD نام گرفت. راهی که سیگنال BOLD در طول زمان در پاسخ به یک افزایش در فعالیت عصبی، تکامل می‌یابد، عملکرد پاسخ هموداینامیک (HRF) نام دارد. HRF سه فاز دارد:

1. Initial dip (شیب اولیه). به هنگام مصرف اکسیژن، مقدار کمی از دی‌اکسی‌هموگلوبین وجود دارد که منجر به کاهش سیگنال BOLD می‌شود.
2. Overcompensation. در پاسخ به افزایش مصرف اکسیژن، جریان خون به سمت آن ناحیه، افزایش می‌یابد. افزایش در جریان خون، بیشتر از افزایش مصرف اکسیژن است که به معنی آن است که سیگنال BOLD بطور معناداری افزایش پیدا می‌کند. این مولفه به‌طور معمول در fMRI اندازه‌گیری می‌شود.
3. Undershoot. در نهایت، جریان خون و مصرف اکسیژن قبل از اینکه به سطح اصلی خود برگردند، پایین می‌آید. این ممکن است منعکس کننده آرام‌سازی سیستم وریدی باشد و مجدداً باعث افزایش موقتی در دی‌اکسی‌هموگلوبین شود.

بخش دوم

طراحی آزمایش

یکی از روش‌های استفاده از تصویربرداری عملکردی، Cognitive Subtraction است که در آن فعالیت مغز در یک تکلیف کنترل از فعالیت مغز در یک تکلیف آزمایشی ، کم می‌شود. در این روش دو مسئله مهم وجود دارد که مربوط به انتخاب خاص تکایف است:

1. Pure Insertion (همچنین Pure Deletion) به این معناست که فرض بر این است که اضافه کردن یک مولفه اضافی (در تکلیف آزمایش) بر عملکرد مولفه اول (که در هر دو تکلیف مشترک هستند) ، تأثیر نمی‌گذارد.
2. Interactions اضافه کردن یک مولفه در تکلیف، پتانسیل ایجاد تغییر در عملکرد سایر مولفه‌های تکلیف را بهمراه دارد. (تأثیر یک متغیر برروی متغیرهای دیگر).

برای کاستن تأثیر مسئله Interaction ، آزمایش‌های طراحی‌های عاملی در زمینه پیوندهای شناختی ارائه شدند. روش پیوند شناختی مستلزم این است که یک فرد قادر به شناسایی مجموعه‌ای از وظایفی است که مولفه‌های خاص مشترکی دارند که در آن می‌توان به جستجوی نواحی فعالی که از طریق چندین تفریق (subtraction) به‌جای یک تفریق حاصل می‌شوند، اشاره نمود. به عنوان مثال در یک طراحی آزمایش که در آن دستورات حرکتی (از سوی شرکت‌کننده و یا آزمایشگر) و تأثیر احساس آن برروی پوست بررسی شده است، این نتیجه حاصل می‌شود که با صدور فرمان حرکتی بر نواحی حسی مرتبط، سیستم ادراکی می‌تواند بفهمد که چه انتظاری از احساس آن حرکت داشته باشد (اینکه دستور حرکتی از جانب شخص بوده و یا از سوی آزمایشگر). این مسئله در پیوند شناختی، efference copy نام دارد که بیان کننده سیگنال حرکتی استفاده شده در پیش‌بینی نتیجه حسی یک فعالیت می‌باشد. این مسئله به مغز کمک می‌کند که اطلاعات حسی ورودی را درباره مرتبط‌ترین محرک‌های محیط، اولویت‌بندی کند.

یک تفاوت اساسی بین طراحی‌های پارامتری و طراحی‌های طبقه‌بندی این است که در طراحی پارامتری، متغیر موردبررسی بصورت پیوسته درنظر گرفته می‌شود به جای آنکه بصورت دسته‌ای یا منقطع باشد. برای مثال می‌توان ارتباط بین فعالیت مغز و تغییرات متغیر موردبررسی را به جای تفاوت در فعالیت مغز بین دو یا چندین شرایط، اندازه‌گیری نمود. بنابراین می‌توان از همبستگی (یا شباهت) در تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده توسط طراحی پارامتری، استفاده نمود.

یکپارچگی عملکردی

تخصص عملکردی ، نشان می‌دهد که یک منطقه به طیف محدودی از محرک‌ها/شرایط پاسخ می‌دهد و این مسئله، آن را از واکنش سایر مناطق مجاور متمایز می‌سازد. اما تخصص عملکردی همانند بومی‌سازی نیست چراکه لازم نیست فرض کنیم که منطقه تنها مسئول انجام یک تکلیف خاص است و یا اینکه سایر مناطق ممکن نیست که به همان محرک‌ها/شرایط، پاسخ دهند. به بیان دیگر، یکپارچگی عملکردی اشاره دارد به مسیری که در آن نواحی مختلف بایکدیگر ارتباط دارند. رویکرد اساسی یکپارچگی عملکردی این است که فعالیت‌ها چگونه در مناطق مختلف به یکدیگر وابسته‌اند و از آن برای استنباط اتصال موثر و یا اتصال عملکردی بین نواحی‌ای که یک تکلیف را انجام می‌دهند، استفاده می‌کنیم. این روش‌ها از تکنیک‌هایی چون مدلسازی معادلات ساختاری و تجزیه و تحلیل اجزای ساختاری ، استفاده می‌کنند. چنانچه طرح‌های پارامتری، همبستگی فعالیت مغزی را با سایر معیارهای شناختی/رفتاری بیابند، می‌توان گفت که این طرح‌ها از یکپارچگی عملکردی برای یافتن همبستگی بین نواحی مختلف فعالیت مغز استفاده می‌کنند. یکی از روش‌های معمول برای اندازه‌گیری یکپارچگی عملکرد، دربردارنده هیچ تکلیفی نیست که از آن با عنوان پارادایم حالت استراحت یاد می‌شود که تکنیکی است برای اندازه‌گیری اتصال عملکردی که در آن همبستگی بین نواحی مختلف (شبکه‌ها) تعیین می‌شود در حالیکه شرکت‌کننده هیچ تکلیفی را انجام نمی‌دهد. در نواحی مغزی که بصورت عملکردی به یکدیگر متصلند، مجموعه‌ای از شبکه ‌های مغزی وجود دارند که شامل نواحی مجزای فضایی بوده و باعث انتشار نوسانات مغزی می‌شوند. یکی از این شبکه‌ها، شبکه حالت پیش‌فرض می‌باشد که مجموعه‌ای از مناطق مغزی است که بیشتر در زمان استراحت فعال است تا در زمان انجام تکلیف.

طراحی‌های مرتبط با رویداد در مقابل طراحی‌های بلوکی

یک مسئله درمورد انتخاب طراحی آزمایش (مثلا طبقه‌بندی در مقابل پارامتری) چگونگی ترتیب محرک‌های مختلف می‌باشد. که بطور کلی دو راه وجود دارد. اول، محرک‌هایی که تحت یک شرایط هستند باهم در یک گروه قرار می‌گیرند که طراحی‌های بلوکی نامیده می‌شوند. دوم، محرک‌ها یا شرایط مختلف را می‌توان از یکدیگر منفک نمود که دراینصورت طراحی مرتبط با رویداد نام می‌گیرند. در یک طراحی مرتبط با رویداد، شرایط مرتبط گوناگون برای تجزیه و تحلیل از یکدیگر جدا می‌شوند. در fMRI طراحی بلوکی نسبت به نوع رویداد محور، قدرت بیشتری دارد چراکه این توانایی را دارند که اثرات قابل توجه اما کوچک را تشخیص دهند. با اینحال مزیت طراحی مرتبط با رویداد نسبت به نوع بلوکی آن است که این طراحی‌ها قادرند طیف وسیعی از طرح‌های آزمایشی را اجرا کنند و با ساختار طراحی معمول بیشتر آزمایش‌های روانشناسی شناختی، شباهت نزدیک‌تری دارند.

بخش سوم

تجزیه و تحلیل داده‌های تصویربرداری عملکردی

آنچه تصاویر رنگی مغزی نشان می‌دهند، نواحی‌ای از مغز هستند که با توجه به نوع طراحی مورد استفاده، برای اینکه از نظر آماری معنادار باشند، محاسبه شده‌اند. تصویربرداری عملکردی یک علم آماری است و به همین دلیل حساس به خطاست. مسئله اصلی در داده‌های تصویربرداری عملکردی، چگونگی برخورد با اختلافات فردی است. گرچه ساختار مغزی افراد با یکدیگر متفاوت نیست بااین‌حال تفاوت‌های فردی قابل توجهی در اندازه شکنج‌های مغزی افراد مختلف وجود دارد.

راه‌های متعددی برای برخورد با این اختلافات وجود دارد. برخی اوقات می‌توان این تفاوت‌ها را نادیده انگاشت. در بعضی شرایط می‌توان بادرنظرگرفتن این تفاوت‌ها، از ادعای کلی درباره عملکرد عمومی مغز اجتناب کرد. همچنین تفاوت‌های فردی را می‌توان با گرفتن میانگین از داده‌های مغزی تعداد زیادی شرکت‌کننده کاهش داد. اما قبل از میانگین گرفتن، می‌بایست داده‌های هر فرد را از چند طریق، تغییر داد.

ابتدا باید نگاشت مغز را برروی مغز استاندارد مرجع – که stereotactic normalization نامیده می‌شود - بدست آورد که می‌تواند نرخ سیگنال به نویز را افزایش داده و تشخیص مناطق مشترک فعالیت افراد را آسان کند. به هر نقطه در مغز یک مختصات سه بُعدی x, y, z تخصیص داده می‌شود که به آن مختصات تالیراخ می‌گویند. مختصات x به چپ و راست، y به جلو و عقب و z به بالا و پایین اشاره دارند. مرحله بعد، صاف و هموار کردن است. در این فرآیند، برخی از فعالیت‌های خام یک واکسل به واکسل‌های همسایه‌اش منتشر می‌شود طوریکه نزدیک‌ترین همسایه، بیشترین سطح فعالیت را دریافت می‌دارد.

مراحل اصلی تحلیل داده در یک آزمایش تصویربرداری عملکردی در تصویر فوق مشاهده می‌شود.

در این مرحله، انتشار سطح فعالیت بستگی به تعداد همسایگان فعال دارد، بطوریکه اگر تعداد واکسل‌های همسایه فعال خیلی کم باشد، با اجرای فرآیند Smoothing، واکسل مربوطه حالت switched off به خود می‌گیرد و در شرایط معکوس، حالت switched on را خواهد داشت. اگر مغز برای حصول شناخت، با استناد به موزاییک‌های واکسل‌های غیرهمسایه عمل کند، آنگاه smoothing را می‌توان برای تشخیص چنین سیستمی به‌کار گرفت. بااین‌حال برخی روش‌های آماری نیز وجود دارد که بدون نیاز به smoothing می‌توانند به تجزیه و تحلیل این نوع بازنمایی‌های عصبی بپردازند. بدین ترتیب بحث مقایسه آماری بوجود می‌آید. برای یک تحلیل آماری می‌توان یک سوال مطرح کرد و آن اینکه : آیا میانگین فعالیت در یک واکسل خاص در شرایط آزمایش بزرگتر از میانگین آن در شرایط کنترل است؟ اما در مقایسه آماری مشکلاتی به چشم می‌خورد که ریشه در تست‌های آماری به‌کار رفته دارد که قرار است در تصویربرداری عملکردی نیز مورداستفاده قرار گیرد و نتیجه آن مقایسه سطح معنی‌داری هزاران واکسل از مغز با سطح معنی‌داری روانشناسی p = 0.05 می‌باشد که در نهایت هزاران واکسل مغزی می‌بایست بصورت شانسی فعال شوند. اما برای جلوگیری از این فعالیت شانسی به مدل‌های ریاضی پیشرفته انتخاب یک آستانه آماری روی می‌آوریم که برپایه smoothing فضایی می‌باشد (random field theory). یکی از این روش‌ها، روش Family Wise Error (FEW) است که برای تصحیح بسیاری از مقایسات آماری برپایه تعداد آزمایش‌های بکاررفته، می‌باشد. برخی دیگر از پژوهشگران نیز هزاران تصویر مغزی تصادفی تولید کرده و یک حد آستانه برمبنای دیتاست تصادفی انتخاب می‌کنند. این روش False Discovery Rate (FDR) نام دارد که مبنای آن، تعداد نتایج مثبت بدست‌آمده می‌باشد.

تفسیر داده‌های تصویربرداری عملکردی

در اینکه در یک آزمایش کدام منطقه مغز فعالیت دارد، باید گفت ممکن است مناطق مختلفی در حال فعالیت باشند، اما همه آن‌ها مورد توجه نخواهند بود یا به عبارتی فعالیت همه آن مناطق متاثر از انجام تکلیف توسط شرکت‌کننده نیستند. این مناطق فعال می‌توانند منعکس‌کننده استراتژی اتخاذ شده توسط شرکت‌کننده یا نشان‌دهنده مکانیسمی مانند توجه باشند و یا اینکه می‌تواند گویای این واقعیت باشد که یک منطقه، ورودی را دریافت کرده اما به آن پاسخ نمی‌دهد(یعنی مهار ). در پدیده مهار، فعالیت یک منطقه مغز (یا فرآیند شناختی) که توسط فعالیت در یک منطقه/فرآیند دیگر انجام می‌شود، سرکوب شده و یا کاهش می‌یابد. تعاملات مهاری یکی از انواع فعالیت‌های متابولیک نورون‌هاست درحالیکه در مقابل، هنگامیکه فعالیت نورون پس‌سیناپسی به دلیل فعالیت نورون پیش‌سیناپسی آغاز می‌شود، تعاملات تحریکی نیز وجود دارند. درواقع در تعاملات تحریکی، فعالیت یک ناحیه از مغز(یا فرآیند شناختی) به دلیل فعالیت در یک منطقه/فرآیند دیگر، افزایش می‌یابد. با این حال مشخص نیست که آیا تصویربرداری عملکردی می‌تواند بین این دو نوع عملکرد عصبی تفاوت قائل شود، زیرا فرض می‌شود هردو تغییرات مشابه فیزیولوژیکی دارند. به‌همین ترتیب می‌توان درخصوص تفاوت علامت (مثبت یا منفی) سیگنال بین دو شرایط مختلف، مفاهیم فعالسازی ( افزایش پردازش فیزیولوژیکی در یک شرایط نسبت به سایر شرایط دیگر) و غیرفعالسازی ( کاهش پردازش فیزیولوژیکی در یک شرایط نسبت به سایر شرایط دیگر) را معرفی کرد. بطور مثال، در تفریق (Task A) – (Task B) مجموعه‌ای از نواحی‌ای وجود دارند که تاثیر مثبت معنی‌داری را نشان می‌دهند (فعالسازی) چراکه این مناطق در تکلیف A بیشتر از تکلیف B مورد استفاده قرارگرفته‌اند. همچنین در مقابل، نواحی‌ای وجود که تاثیر منفی معنی‌داری را نشان می‌دهند (غیرفعالسازی) که حاکی از آن است که این مناطق نیز در تکلیف B نسبت به تکلیف A، بیشتر مورد استفاده قرارگرفته‌اند.

مفاهیم بعدی که می‌بایست ضرورت آن‌ها را در انجام یک تکلیف و تصویربرداری عملکردی درنظربگیریم، برخاسته از این موضوع است که هرچند ممکن است مناطق فعال شده در مغز درحین انجام یک تکلیف بتوانند مورد استفاده قرارگیرند، اما ممکن است این مناطق برای انجام آن تکلیف بخصوص، ضروری نباشند. به بیان دیگر، امکان دارد فعال شدن آن نواحی به دلیل اتخاذ استراتژی خاص توسط یک شرکت‌کننده باشد که می‌تواند توسط شرکت‌کننده دیگر مورد استفاده قرار نگیرد و به جای آن روشی دیگر برای انجام تکلیف اتخاذ شود. این حالت مخصوصا در تکالیف مقایسه تفاوت‌ها بین شرکت‌کنندگان، بسیار زیاد به چشم می‌خورد. بنابراین با توجه بیشتر به این مسائل، به ما کمک می‌کند که بتوانیم ضرورت و یا عدم ضرورت انجام یک تکلیف را مشخص کنیم. بنابراین براساس عقیده بدست آمده از تصویربرداری عملکردی، مفاهیم کفایت و ضرورت را اینطور تعریف می‌کنیم گرچه که این روش می‌تواند ایده بهتری درخصوص نواحی کافی در انجام یک تکلیف خاص به ما ارائه دهد اما همیشه نواحی ضروری و حیاتی را مشخص نمی‌کند.

در اینجا به نکته‌ای اشاره می‌شود که بسیار حائز اهمیت است. روش تصویربرداری عملکردی را می‌توان با یک نگاه، معکوس روش نوروفیزیولوژی مبتنی بر ضایعات مغزی دانست. چرا که در تصویربرداری عملکردی، ابتدا قسمتی از مغز تغییر (ضایعه) یافته و سپس رفتار شخص مشاهده می‌شود اما در تصویربرداری عملکردی، ابتدا رفتاری در شخص القا می‌شود (توسط انجام یک تکلیف)، آنگاه تغییرات مغزی مشاهده می‌گردد و همچنین نکته مهمی که دراینجا بروز می‌کند این است که تغییرات مغزی مشاهده شده در این حالت ممکن است متاثر از نحوه اجرای تکلیف نیز باشد. برای بررسی این نکته، باید به سوالی که در ادامه می‌آید، پاسخ داد.

چرا برخی اوقات داده‌های تصویربرداری عملکردی با برخی از داده‌های ضایعات مغزی، متفاوتند؟

گرچه راه حل کلی‌ای برای این سوال وجود ندارد، با این حال موارد زیر پیشنهاد می‌شود:

1. اختلاف نظر اول. داده‌های تصویربرداری این مفهوم را می‌رسانند که یک ناحیه مغزی در تکلیف خاص، مورد استفاده قرار گرفته است اما داده حاصل از ضایعات مغزی پیشنهاد می‌کند این نواحی الزاماً مربوط به تکلیف نیستند. (تصویربرداری + ، ضایعات مغزی -)

   دلایل ممکن برای این اختلاف نظر:

   • اتخاذ یک استراتژی خاص توسط شرکت کننده در انجام تکلیف و بازتاب این رفتار در فعالیت ناحیه خاصی از مغز.
   • منطقه فعال شده در مغز نشان‌دهنده به‌کارگیری برخی منابع شناختی است که الزاماً مختص یک تکلیف نخواهد بود.
   • ممکن است منطقه فعال شده به جای آنکه تحریک شود، مهار شود.
   • قدرتمند نبودن مطالعات ضایعات مغزی در شناسایی مناطق مغزی.

2. اختلاف نظر دوم. داده‌های تصویربرداری این مفهوم را می‌رساند که یک منطقه مغزی در یک تکلیف خاص مورد استفاده قرار نگرفته است، حال آنکه داده‌های ضایعات مغزی پیشنهاد می‌کند که این مناطق برای این تکلیف، حیاتی هستند. (تصویربرداری - ، ضایعات مغزی +)

   دلایل ممکن برای این اختلاف نظر:

   • اگر تکلیف آزمایش و تکلیف پایه، هردو ضرورتاً وابسته به یک منطقه باشند، آنگاه مقایسه بین آن‌ها ممکن است منجر به یک نتیجه‌گیری مصنوعی شود.
   • ممکن است تشخیص فعالیت در یک منطقه، ذاتاً سخت باشد.
   • عملکرد ضعیف بعد از ضایعه مغزی، به جای آنکه بیان کننده فعالیت سیناپسی در ماده خاکستری این منطقه از مغز باشد،می‌تواند نشان دهنده آسیب به مسیرهای عبور از آن منطقه درنظرگرفته شود.

مسئله بعدی که می‌بایست مورد بررسی قرار گیرد زوال معنایی است که آن روندی پیشرونده در از دست دادن اطلاعات حافظه معنایی (دانش ضمنی مبتنی‌بر جهان، از جمله دانش افراد، مکان‌ها، معنای اشیاء و لغات) است. مطالعات ضایعات مغزی مورفومتری مبتنی‌بر واکسل (VBM)، برای افرادی که دچار چنین ضایعاتی هستند، نشان داده‌اند که درجه اختلال حافظه معنایی به مقدار آسیب در قطعه قدامی چپ، بستگی دارد. این یافته زمانی جالب و توجه‌برانگیز خواهد بود که مطالعات تصویربرداری عملکردی نیز فعالیت این ناحیه خاص را در افراد سالم در حین اجرای تکالیف حافظه معنایی، نشان دهد.

تاکنون باید مشخص شده باشد که تفسیر و تحلیل داده‌های تصویربرداری عملکردی، ساده نیست. باور عمومی بر این است که دسته‌های مختلفی از اشیاء (مثل صورت، مکان، کلمات و ...) مناطق مختلفی از مغز را فعال می‌کنند. در این میان، برخی مطالعات سعی در یافتن فعالیت عصبی متناظر با تصورات و یا مشاهدات شخص ثالث پرداخته‌اند. برای رسیدن به این منظور، نیازمند آن هستیم که افراد را در طیف وسیعی از اشیاء مورد آزمایش قرار دهیم و به‌جای تعیین مکان پیک فعالیت، می‌توان الگوی فعالسازی برروی یک مجموعه توزیع‌شده از واکسل‌ها را برای رسیدن به به رویکردی دقیق‌تر، مورد آزمون قرار داد. این روش MVPA نامیده می‌شود. MVPA یک روش تحلیل fMRI است که در آن الگوهای توزیع‌شده‌ای فعالیت مغزی به پردازش‌های شناختی مرتبط می‌شوند.

بیشتر بحث‌هایی که تاکنون مطرح شد بر رمزگشایی مغز از ورودی‌های خارجی تمرکز داشت. اما در مورد اهداف و تصمیم‌گیری‌ها که ماهیتاً از درون فرد سرچشمه می‌گیرند چه می‌توان گفت؟ براساس تحقیقات انجام شده، فعالیت قشر پیش‌پیشانی می‌تواند در برخی پیش‌بینی‌ها مورد استناد قرارگیرد. دراین خصوص، مطالعات چشمگیری برروی بیماران vegetative state به دلیل شرایط خاص آن‌ها که قادر به تولید پاسخ کلامی یا حرکتی نیستند، صورت گرفته است. Vegetative state یک اختلال آگاهی است که در آن بیماران مبتلا به آسیب شدید مغزی در حالت تحریک جزئی هستند. برخی از این بیماران قادرند جملات را با پیروی از دستورالعمل‌هایی چون "تصور کنید که اطراف خانه خود حرکت می‌کنید" و یا "تصور کنید در حال بازی تنیس هستید"، درک کنند. این تکالیف زیربناهای عصبی بسیار متفاوت مربوط به تصورات حرکتی یا فضایی دارند. از این تکلیف می‌توان در اخذ پاسخ پرسشی چون "آیا نام پدر شما الکساندر است؟" بهره گرفت (برای مثال، پاسخ مثبت با تصور حالت اول و پاسخ منفی با تصور حالت دوم).

به‌طور خلاصه، تصویربرداری مغز را می‌توان برای تفسیر نوع محرکی که پردازش شده و تصمیم‌گیری‌های شناختی ساده، مورداستفاده قرارگیرد. با این‌حال هنوز معلوم نیست که آیا fMRI قادر خواهد بود محتوای خاصی از اندیشه را بیاید یا خیر.

موهبه سادات کاتبی
عضو کارگروه علوم اعصاب شناختی