مغز انسان مشابه ساعت کار می‌کند؛ کشف چرخه‌های تکرارشونده برای نظم‌دهی به افکار
دانشمندان دانشگاه آکسفورد الگوی زمانی تکرارشونده‌ای در مغز انسان کشف کرده‌اند که مانند ریتمی درونی، فعالیت شبکه‌های مختلف عصبی را هدایت و هماهنگ می‌کند.
تحریریه حرف مرد: یک مطالعهٔ جدید منتشرشده در مجلهٔ Nature Neuroscience پیشنهاد می‌کند که مغز انسان ممکن است عملکردهای شناختیِ متعدد خود را با فعال‌سازی شبکه‌های خاص در یک چرخهٔ تکرارشونده و شبیه «ساعت» سازماندهی کند. این الگوی ریتمیکِ فعالیت می‌تواند راهی باشد که مغز با آن اطمینان حاصل کند که توجه، حافظه، پردازش حسی و دیگر عملیات ذهنی به‌صورت کارآمد و بدون تداخل رخ می‌دهند. این یافته‌ها ممکن است راهِ تازه‌ای برای فهم نحوهٔ ساختاربخشی مغز بر زمان ارائه دهند و پیامدهایی برای شناخت، پیری و اختلالات مغزی داشته باشند.
مغز انسان همواره در حال مدیریت چند درخواست هم‌زمان است. در هر لحظه ممکن است نیاز باشد که توجه را متمرکز کند، خاطره‌ای را به یاد آورد، ورودی‌های بینایی و شنیداری را پردازش کند یا حرکتی را برنامه‌ریزی نماید. باوجود پیچیدگیِ این وظایف، مغز معمولاً آن‌ها را با سرعت و انعطاف‌پذیری انجام می‌دهد. با این حال، پژوهشگران هنوز به‌طور کامل درنیافته‌اند که مغز چگونه تضمین می‌کند همهٔ این فرایندهای ذهنی به‌موقع و هماهنگ رخ دهند.
یک امکان این است که مغز از الگویی تکرارشونده تبعیت کند و در یک ترتیب منظم از طریق عملکردهای ذهنی مختلف چرخه‌ای را دنبال کند. اگر چنین باشد، این ریتم درونی می‌تواند حتی در غیاب نشانه‌های بیرونی، به ساختاربخشیِ فعالیت ذهن کمک کند. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که شبکه‌های مغزی تمایل دارند در الگوهای مشخصی فعال شوند و گذار بین شبکه‌ها تصادفی نیست. با این حال، هنوز روشن نبود که آیا این الگوها در یک چرخهٔ کلی و ثابت سازماندهی شده‌اند که شامل تمام شبکه‌های بزرگ مغزی مرتبط با شناخت باشد یا نه.
ماتس دبلیو. جی. ون اِس، پژوهشگر ارشد در دانشگاه آکسفورد و پژوهشگر در کالجِ کوئینز می‌گوید:
«این پژوهش از مشاهداتی الهام گرفت که نشان می‌داد گذارها بین شبکه‌های عملکردی مغز نامتقارن هستند: در بسیاری از موارد ما دیده‌ایم که احتمال اینکه شبکهٔ X بعد از شبکهٔ Y فعال شود، بسیار بیشتر از حالت عکس آن است. این نشان می‌داد که ممکن است ترتیب ارجحی وجود داشته باشد که شبکه‌ها بر اساس آن فعال می‌شوند. هدف‌های ما این بود که این سازماندهی زمانی را برقرار و کمّی‌سازی کنیم»
برای بررسی این فرضیه، پژوهشگران داده‌هایی از پنج مطالعهٔ بزرگ را تحلیل کردند که از MEG (magnetoencephalography) استفاده کرده بودند؛ تکنیکی که میدان‌های مغناطیسی ناشی از فعالیت نورونی را با دقت زمانی بالا ثبت می‌کند. شرکت‌کنندگان در این مطالعات عمدتاً بزرگسالان سالم بودند که در حالت استراحت (وقتی چشم‌ها باز یا بسته‌اند) قرار داشتند. تیم پژوهشی تمرکز خود را بر شناسایی الگوهایی گذاشت که نشان می‌داد شبکه‌های بزرگ‌مقیاس مغز چگونه فعال شده و در طول زمان به یکدیگر منتقل می‌شوند.
آن‌ها دریافتند که در حالی که گذارهای فردی تا حدی غیرقابل‌پیش‌بینی است، الگوی میانگین نشان‌دهندهٔ یک چرخهٔ ثابت بود. این چرخه ظاهراً مغز را از طریق یک ترتیب فعال‌سازی شبکه‌ها هدایت می‌کرد، به‌طوری‌که هر شبکه تمایل داشت موقعیت مشخصی در چرخه داشته باشد. این چرخه تقریباً هر ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌ثانیه تکرار می‌شد و در هر پنج مجموعهٔ داده مشاهده شد، که نشان‌دهندهٔ ویژگیِ پایدارِ این پدیده در فعالیت مغزی بود.
نتایج شواهدی ارائه می‌دهند که نشان می‌دهد شبکه‌های بزرگ‌مقیاس مغزی به‌صورت تصادفی یا مستقل فعال نمی‌شوند. در عوض، آن‌ها یک توالی تکرارشونده را دنبال می‌کنند که مجموعهٔ کاملی از عملکردهای شناختی را در بر می‌گیرد. هر شبکه، فاز یا جایگاه ارجحی در داخل چرخه داشت، یعنی بیشتر احتمال داشت در نقطهٔ خاصی از ترتیب کلی فعال شود.
چرخه، شبکه‌هایی را که عملکردهای مشابهی داشتند در کنار هم قرار داد. برای مثال، شبکه‌هایی که مربوط به اندیشهٔ درونی و حافظه‌اند در یک بخش از چرخه بودند، در حالی که شبکه‌هایی که با توجه و پردازش حسی در ارتباطند در سمت مقابل قرار داشتند. این موضوع نشان می‌دهد که چرخه ممکن است به مغز کمک کند تا انواع پردازش‌های متفاوت را با سازماندهی زمانی از هم تفکیک کند.
مطالعه همچنین نشان داد که شدت و سرعت چرخه در بین افراد متفاوت است. بعضی افراد چرخه‌هایی قوی‌تر و سریع‌تر داشتند. این تفاوت‌های فردی با سن، عملکرد شناختی و حتی عوامل ژنتیکی مرتبط بودند. در افراد مسن‌تر تمایل به چرخه‌های کندتر اما برجسته‌تر مشاهده شد. در نمونه‌ای از دوقلوها، نرخ چرخه، ارثی تشخیص داده شد، به این معنی که ممکن است پایهٔ ژنتیکی داشته باشد.
همچنین بخوانید: چرا خاطرات پرهیجان و استرس‌زا بهتر در ذهن باقی می‌مانند؟
نقش چرخه‌ها در رفتار
پژوهشگران همچنین بررسی کردند که آیا این چرخه‌ها در رفتار نقشی دارند یا نه. در یکی از مجموعهٔ داده‌ها که شرکت‌کنندگان یک آزمون مرتبط با حافظه انجام می‌دادند، نتایج نشان داد که فازهای خاصی از چرخه، بیشتر هم‌زمان با لحظات بازپخش خودبه‌خودیِ خاطره‌ها رخ می‌دهند. در مجموعهٔ دادهٔ دیگری که شامل یک آزمون مرتبط بینایی بود، فاز چرخه درست پیش از پاسخ، پیش‌بینی‌کنندهٔ سرعت واکنش شرکت‌کننده بود. این موضوع نشان می‌دهد که چرخه فقط یک ریتم پس‌زمینه‌ای منفعل نیست، بلکه ممکن است پیامدهای زنده و زمان‌بندی‌شده‌ای برای عملکرد مغز داشته باشد.
این یافته‌ها سطح تازه‌ای از سازماندهی زمانی در فعالیت مغزی را پیشنهاد می‌کنند. در حالی که تحقیقات زیادی روی این متمرکز بوده‌اند که «کجا» در مغز کارها انجام می‌شوند، این مطالعه نشان می‌دهد اینکه «چه زمانی» هر بخش نسبت به دیگر بخش‌ها فعال می‌شود نیز اهمیت دارد. ایدهٔ اینکه مغز از طریق یک چرخهٔ منظم فعالیت شبکه‌ها را به راه می‌اندازد، می‌تواند به توضیح این موضوع کمک کند که چگونه مغز می‌تواند هم‌زمان چند کار را روان و موازی انجام دهد.
در بلندمدت، این پژوهش ممکن است به روش‌های نوینی برای ردیابی یا حتی بهبود عملکرد شناختی از طریق اندازه‌گیری یا تنظیم زمان‌بندی درونی مغز منجر شود. درست مانند چرخهٔ خواب که مراحل مختلف استراحت را سازماندهی می‌کند، این چرخهٔ تازه‌شناسایی‌شده ممکن است ریتمی بنیادی برای ذهنِ بیدار باشد.
جمع‌بندیِ خلاصه و نکاتِ روشن‌کننده
پژوهش: تحلیل پنج مجموعهٔ دادهٔ MEG نشان می‌دهد شبکه‌های بزرگِ مغزی در توالیِ تکرارشونده‌ای فعال می‌شوند (چرخه‌ای که هر ۳۰۰–۱۰۰۰ میلی‌ثانیه تکرار می‌شود).
نتیجهٔ کلیدی: یک ترتیب زمانیِ نسبتاً ثابت در فعال‌سازی شبکه‌ها وجود دارد؛ شبکه‌های با عملکرد مشابه در فازهای نزدیک قرار می‌گیرند.
اهمیتِ رفتاری: فازهای خاص چرخه با رویدادهای شناختی (مانند بازپخش حافظه یا سرعت واکنش) همبستگی دارند.
تفاوت‌های فردی: سرعت و قدرت چرخه با سن، عملکرد شناختی و ژنتیک مرتبط است.
چشم‌انداز: این چرخه‌ها ممکن است روزی به عنوان نشانگر زیستی یا مداخلات زمان‌بندی‌شده (مثلاً تحریک عصبی) مورد استفاده قرار گیرند.
منبع: Psypost
