مغز چگونه ما را قادر می‌سازد که به سرعت توجه خود را از موضوعی به موضوع دیگر متمرکز کنیم

پروفسور Stephen Williams از انستیتو مغز کوئینزلند اینگونه توضیح می‌دهد: اگر ما بخواهیم همه حواس خود را بر موضوع خاصی متمرکز کنیم، مغز ما سایر موارد را فیلتر می‌کند. باید مکانیزمی وجود داشته باشد که چیزی که می‌خواهیم روی آن متمرکز شویم را سیگنال‌دهی کند. با این حال، این مکانیزم هنوز به درستی شناخته نشده است.

پژوهش‌ها نشان داده که فعالیت الکتریکی نئوکورتکس مغز هنگامی که ما متمرکز بر موضوعی خاص هستیم، تغییر می‌کند؛ نورون‌ها سیگنال دهی هماهنگ خود را متوقف کرده و به صورت غیرهماهنگ فعالیت می‌کنند.

پروفسور ویلیامز معتقد است این امر مفید است، چرا که هر نورون را قادر می‌سازد که به تنهایی، و به صورت‌های مختلفی، به اطلاعات حسی ورودی واکنش نشان دهد. در نتیجه شما قادر خواهید بود که بر خودرویی که در خیابان با سرعت حرکت می‌کند، یا چیزی که دوستتان در یک محیط شلوغ بیان می‌کند، تمرکز کنید.

پروفسور ویلیامز توضیح می‌دهد: سیستم کولینرژیک از خوشه‌هایی از نورون‌های خاص تشکیل شده که یک مولکول سیگنال دهنده به نام استیل کولین را تولید و ترشح می‌کنند، و این خوشه‌ها می‌توانند ارتباطاتی در مغز ایجاد کنند که به دورترین نقاط مغزی نیز دسترسی داشته باشد.

این سیستم کولینرژیک نه تنها به عنوان یک سوییچ اصلی عمل می‌کند، بلکه مستندات زیادی وجود دارد که پیشنهاد می‌کند این سیستم مغز را قادر می‌سازد که ورودی‌های حسی ارزشمند را در هر لحظه شناسایی کرده، و آن را برای دیگر قسمت‌های مغز نیز مشخص کند.

ویلیامز می‌گوید: سیستم کولینرژیک به مغز می‌گوید که این ورودی بسیار مهم است، هوشیار باشید! نابودی سیستم کولینرژیک در حیوانات، شناخت و ساخت خاطرات را به شدت با مشکل مواجه می‌کند. نکته‌ی مهم اینکه در انسان‌ها تخریب پیش‌رونده‌ي سیستم کولینرژیک، در برخی بیماری‌ها رخ می‌دهد که شناخت و حافظه را از بین می‌برند، مانند بیماری آلزایمر. اما اینکه دقیقا کدام نورون‌ها در مغز توسط این سوییچ اصلی هدف قرار می‌گیرند و اینکه این سیستم چگونه آن‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد، تا کنون ناشناخته بوده است.

این محققین مشتاق بودند ببینند آیا نورون‌های لایه 5 B-pyramidal، نورون‌های خروجی نئو کورتکس، در این واقعه دخیل هستند یا خیر؟ چرا که این نورون‌ها دقیقا در چگونگی درک ما از دنیا دخالت دارند.

ویلیامز می‌گوید: نورون‌های خروجی نئوکورتکس محاسباتی انجام می‌دهند که به نظر می‌رسید درک ما از دنیا را شکل می‌دهند. آن‌ها می‌خواستند بدانند که آیا سیستم کولینرژیک قادر است فعالیت این نورون‌های خروجی را تحت تاثیر قرار دهد یا خیر؟

با استفاده از تکنیکی به نام اپتوژنتیک، آن‌ها نورون‌های موجود در سیستم کولینرژیک مغز موش‌ها را به گونه‌ای تغییر دادند که بتوان آن‌ها را توسط یک فلاش نور آبی فعال کرد، و باعث یک آزادسازی ناگهانی استیل کولین در آن‌ها شد. این امر به محققان اجازه می‌داد که برهمکنش بین سیستم کولینرژیک و نورون‌های خروجی را از نزدیک تحت نظر بگیرند. آن‌ها کشف کردند که اگر نورون‌های خروجی به درستی فعال نشوند، اتفاق خاصی نمی‌افتد. اما هنگامی که این نورون‌ها ورودی تحریک کننده‌ای را در دندریت‌های خود دریافت ‌کنند، سیستم کولینرژیک قادر خواهد بود فعالیت نورون‌های خروجی را تا حد زیادی افزایش دهد.

نکته‌ی مهم اینکه این تغییر به صورت انتخابی بوده و تنها هنگامی ظهور می‌یابد که ورودی تحریک کننده در دندریت‌های نورون‌های خروجی، پردازش شده باشد.

این پژوهش جدید نشان می‌دهد که سیستم کولینرژیک برای ایجاد این انتقال {توجه} در موش‌ها، حیاتی است، و به نورون‌های خروجی اجازه می‌دهد که محاسبات خود را به صورت " مرتبط با حالت" به انجام برسانند.

ویلیامز می‌گوید: ما پیشنهاد می‌کنیم که این سوییچ در نئوکورتکس انسان نیز رخ می‌دهد، و به ما اجازه می‌دهد که بتوانیم به سرعت حالت هوشیاری و توجه خود را از موضوعی به موضوع دیگر منتقل کنیم. پژوهش ما یک بینش جدید ایجاد می‌کند و آن اینکه چگونه تخریب سیستم کولینرژیک در بیماری‌ها، می‌تواند به تضعیف سیستم شناختی انسان منجر شود.

منبع: ساینس دیلی