چگونه مغز اندام قطع شده را به خاطر می‌آورد و کنترل‌شان می‌کند؟

هریت دمپسی‌-جونز | پژوهشگر فوق دکترا در مرکز «علوم اعصاب شناختی»، یو سی ال

بسیاری از افرادی که اندامی را از دست داده‌‌‌اند، تا دهه‌‌‌ها بعد هنوز وجود آن‌‌‌را احساس می‌‌‌کنند. این پدیده که با عنوان «عضو خیالی»  شناخته می‌‌‌شود، برای مدت‌‌‌ها یک معما بود. اما امروزه استفاده از اسکنر‌‌‌هائی با قدرت تفکیک‌‌‌پذیری فوق‌‌‌العاده بالا، این امکان را ایجاد کرده تا در جستجوی سرنخی که پیشتر پنهان شده بود، درون مغز افرادی که قطع عضو را تجربه کرده‌‌‌اند، بنگریم. ما اخیرا سه نمونۀ قابل توجه را، از میان افرادی که دارای نقشه ‌‌‌های مغزی خارق العاده دقیق از هر پنج انگشت قطع شده‌‌‌شان بودند، نشان دادیم.

اما چرا با وجود آن‌که برای دهه‌‌‌ها، هیچ ارتباطی از اندام از دست رفته به مغز وجود نداشته، هنوز نقشه‌‌‌های مغزی مربوط به آن وجود دارند؟ در یک پژوهش جدید که در ژورنال eLIFE به چاپ رسیده، نشان داده‌‌‌ایم که مقداری که یک فرد می‌‌‌تواند به اختیار خود اندام خیالی‌‌‌اش را «حرکت» دهد، در تعیین شباهت بین نقشه‌‌‌های مغزی افرادی با دست قطع شده و افرادی که دارای دو دست هستند، نقش بسیار مهمی دارد. پژوهش ما نشان داد عضو خیالی نه‌‌‌تنها جالب و عجیب است، بلکه پدیده‌‌‌ای است که شناختش می‌‌‌تواند منجر به کشف پاسخ بسیاری از سوالات بی‌‌‌جواب گذشته در مورد مغز شود.

اگر کسی آن‌‌‌قدر بدشانس باشد که یک دستش را از دست بدهد، تغییرات زیادی اتفاق می‌‌‌افتد. فکر کنید چطور جوراب می‌‌‌پوشید یا در یک بطری را باز می‌‌‌کنید؟ اینکه از دست دادن یک دست چگونه باعث تغییر مغز می‌‌‌شود احتمالا در مقایسه با سایر تغییراتی که تجربه می‌‌‌کنید، خیلی باعث نگرانی شما نمی‌‌‌شود.

مغز که زمانی احساسات و کنترل جابه‌‌‌جایی اندام از دست رفته را عهده‌‌‌دار بود، انتخاب مشخصی دارد. پاسخ به این سوال که کدام قسمت‌‌‌های مغز بعد از قطع عضو، تغییر می‌‌‌کنند، می‌‌‌تواند به صورت شگفت آوری دشوار باشد. به طور معمول با تصویر‌‌‌برداری از مغز، قسمتی که مسئول کنترل دست در آن است مورد بررسی قرار می‌‌‌گیرد. اما وقتی دیگر دستی وجود نداشته باشد، مشکلات شروع می‌‌‌شوند.

طی دهه‌‌‌ها پژوهش که عمدتا روی حیوانات انجام شدند، پژوهش‌‌‌گران سایر اندام‌‌‌هارا لمس یا جابه‌‌‌جا می‌‌‌کردند تا ببینند که آیا عاملی، منطقه‌‌‌ای از مغز را که پیشتر مسئول کنترل دستی بود که دیگر وجود ندارد، مورد تجاوز قرار می‌‌‌دهد یا نه. این مساله به ما نشان داد که چنانچه، برای مثال یک میمون، انگشت میانی خود را از دست بدهد، منطقه‌‌‌ای از مغز که پیشتر مسئول کنترل انگشت قطع شده بود، تقریبا به طور فوری توسط انگشت های مجاور (انگشت حلقه و اشاره) تصاحب می‌‌‌شود. این تجاوز به قلمرو بسیار شبیه بازی ریسک  است.

پژوهش فوق نشان می‌‌‌دهد که نقشه مغزی مربوط به اندام‌‌‌ها با قطع آن عضو پاک شده و فضای ارزشمند مغز، برای حمایت از اندامی که وجود دارند، توزیع جدیدی پیدا می‌‌‌کند. اما به نظر می-رسد این مساله با داستان کلی تفاوت‌‌‌های بسیاری دارد.

درس‌‌‌هایی از اندام‌های خیالی

از آنجایی‌‌‌ که حیوانات نمی‌‌‌توانند به ما بگویند چه احساسی دارند، تنها از طریق تحقیقات انجام شده روی انسان، که بیشترشان اخیرا انجام شده‌‌‌اند، دریافته‌‌‌ایم که شبح اندام از دست رفته، مغز فرد قطع عضو شده را اشغال می‌‌‌کند و بینش علمی شگفت‌‌‌آوری در این رابطه یافته‌‌‌ایم.

بسیاری، این موضوع که افراد، عضو از دست داده را به روشنی حس کرده و حتی می‌‌‌توانند با کنترل خوبی جابه‌‌‌جایش کنند را متوجه نمی‌‌‌شوند. پیشتر نشان دادیم چنانچه از فردی که انگشتش را از دست داده خواسته شود تا آن را تکان دهد، فعالیت قسمت مربوط به همان انگشت در مغز در نتایج اسکن مغزی نشان داده می‌‌‌شود (تصویر بالا را ببینید) . با این وجود، افراد قطع عضو شده در آن آزمایش از بین کسانی انتخاب شده بودند که به روشنی و وضوح هنوز عضو از دست داده خود را حس می‌‌‌کردند. این مساله منجر به این سوال شد که آیا وجود حس در رابطه با عضو از دست داده شده، بخش مربوط به آن را در مغز زنده نگه داشته است؟

برای پاسخ به این سوال، اخیرا گروه گسترده‌‌‌ای از افراد دارای قطع عضو که درجات مختلفی از احساس وجود درد یا توانایی جابه‌‌‌جایی و یا احساس وجود داشتن عضو از دست داده‌‌‌شان را داشتند، را مورد بررسی قرار دادیم. متوجه شدیم مقداری که فرد می‌‌‌تواند انگشت قطع شده‌‌‌اش را جابه‌‌‌جا کند، بهترین تعیین کننده برای بررسی شباهت بین نقشۀ مغزی فردی با دو دست و فرد قطع عضو شده است.

در کمال تعجب، توانایی جابه‌‌‌جایی عضو قطع شده در مقایسه با توانایی احساس کردن آن، از اهمیت بیشتری در پیش‌‌‌بینی سازوکار نقشۀ مغزی مربوط به دست برخوردار بود. فهمیدن این موضوع که نقشه‌‌‌های مغزی مربوط به دست قطع شده در افرادی که آن‌‌‌ را اصلا حس نمی‌‌‌کنند و یا حس بسیار کمی دارند نیز یکسان است، موجب شگفتی بیشتر ما شد. این مساله نشان می‌‌‌دهد که نقشه‌‌‌های مغزی پس از ایجاد شدن، بسیار با ثبات و پاینده هستند.

در انتها، می‌‌‌خواستیم بدانیم درمغز افرادی که به طور مادرزادی با یک دست به دنیا آمده‌‌‌اند، چه می‌‌‌گذرد. مشکلی که در این حالت وجود دارد این است که این افراد به طور معمول اندام خیالی را احساس نمی‌‌‌کنند (هرچند این موضوع کمی مورد بحث است). این مساله به این معنی است که برخلاف آزمایش انجام شده با شرکت افراد قطع عضو، امکان درخواست جابه‌‌‌جا کردن دستی که وجود ندارد، در افرادی که به طور مادرزاد بدون آن به دنیا آمده‌‌‌اند، وجود ندارد. 

با درخواست جابه‌‌‌جا کردن دست نداشته در اسکنر در افرادی با این نقص مادرزادی، فعالیت‌‌‌های مغزی مشابه بسیار ناچیزی به دست آمد (که بیشتر آن می‌‌‌تواند به جنبه‌‌‌های چشمی آزمون مرتبط باشد). این امر نشان می‌‌‌دهد که برای کسب اطلاعات در این رابطه باید از روش جدیدی استفاده شود.

زمانی‌‌‌که شما دست راست خودتان را جابه‌‌‌جا می‌‌‌کنید، نقشۀ مغزی مربوط به دست در نیم‌‌‌کرۀ چپ (نیم‌‌‌کرۀ مخالف) فعال می‌‌‌‌‌‌شود. با این وجود جابه‌‌‌جایی دست راست باعث ایجاد تغییراتی در فعالیت مغز شده که به ما اجازه می‌‌‌دهد نقشۀ مغزی دست جابه‌‌‌جا نشده در سمت دیگر مغز را مشاهده کنیم.

در نتیجه می‌‌‌توانیم با درخواست از شرکت کنندگان برای تکان دادن دست سالمشان، نگاه غیر مستقیمی بر نقشۀ مغزی دستی که وجود ندارد بیاندازیم. زمانیکه افراد قطع عضو شده و یا افرادی که دو دست دارند، دست سالمشان را تکان می‌‌‌دهند، شاهد یک رفتار کاملا طبیعی در قسمت مربوط به دست دیگر یا دست قطع شده هستیم. افرادی که تنها با یک دست به دنیا آمده‌‌‌اند این فعالیت مغزی را نشان نمی‌‌‌دهند. این مساله به ما اطمینان می‌‌‌دهد در این افراد نقشۀ مغزی مربوط به آن عضو اصلا وجود ندارد و یا بسیار محدود است.

اندام خیالی به دلیل عجیب و جالب بودن، توجه ما را به خود جلب می‌‌‌کنند. با این وجود اهمیت علمی آن‌‌‌ها روز‌‌‌به‌‌‌روز روشن‌‌‌تر می‌‌‌شود. پژوهش ما این سوال را به وجود می‌‌‌آورد که آیا احتمال دارد افراد قادر شوند تا به روشنی دست خیالی خود را هدایت کنند تا نقشۀ مغزی آن را در حالت نرمال‌‌‌تری ذخیره کنند؟

ممکن است این مساله بی‌‌‌معنی به نظر برسد اما در حال حاضر دانشمندان در دانشگاه پیت  در آمریکا مشغول کار گذاشتن الکترود در نقشه مغزی انگشت های ناتوان در بیماران معلول هستند که به آن‌‌‌ها امکان می‌‌‌دهد تا انگشت‌‌‌های مجزا در یک دست مصنوعی رباتیک را احساس و کنترل کنند و احتمالا به زودی نوبت به دست‌‌‌های قطع شدۀ خیالی خواهد رسید.

ــــــــــــــــــــــــــ
* منبع: The Conversation

 

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp
Share on telegram
Share on email
Share on print

این مطالب هم توصیه می‌شود: