نیل برگس:چگونه مغز شما میگوید که شما در کجا هستید

موقعی که ما ماشینمونو در یک پارکینگ بزرگ پارک میکنیم چطور بیاد میاریم که ماشینمونو در کجا پارک کردیم؟ این مشکلیه که هومرباهاش مواجه است. وما میخواهیم بفهمیم که درمغز او چه میگذره؟
خب ما با هیپوکمپ که برنگ زرد نشان داده شده شروع میکنیم هیپوکمپ اندام حافظه است. اگه دراین ناحیه دچار آسیب بشید مثل آلزابمر شما نمیتونید چیزهایی شامل محل پارک کردن ماشینتونو بیاد بیارید این بدنبال یک نام لاتینی بنام"اسب دریایی" نامیده شد که ازنظر شکل ظاهری شبیه اونه. ومانند بقیه مغز از رشته های عصبی ساخته شده.
که مغز انسان حاوی حدودا یکصد میلیارد رشته عصبی در درونش است. واین رشته های عصبی که از این پس اونها رو بنام نرون میشناسیم با هم درارتباط هستند. با ارسال پالسهای کوچک یا جرقه های الکتریکی با یکدیگر در ارتباط مقابل هستیند. با ارسال پالسهای کوچک یا جرقه های الکتریکی با یکدیگر در ارتباط مقابل هستیند. هیپوکمپ از دوصفحه سلول ساخته میشه که بسیار متراکم با هم درارتباطند. ودانشمندان شروع به فهمیدن چگونگی کارکردن حافظه شکلی و مکانی کرده اند، با ضبط کردن نورونهای منفرد درموشهای خرما یا موشهای خانگی در حالیکه بدنبال غذا یا اکتشاف محیط زیست هستند در حالیکه بدنبال غذا یا اکتشاف محیط زیست هستند
خب تصورکنیم داریم از یک نورون این موش در ناحیه هیپم کامپ ضبط می کنم. خب تصورکنیم داریم از یک نورون این موش در ناحیه هیپم کامپ ضبط می کنم. وزمانی که اون یک جرقه الکتریکی از خودش ساطع میکنه قراره یک نقطه قرمزرنگ باشه و یک کلیک. درنتیجه آنچه که مامیبینیم اینه که این نورون هرزمانی را که این موش به یک مکان بخصوص درمحیط زیستش رفته را میشناسد. وبا ارسال یک جرقه الکتریکی کوچک به بقیه مغز پیام میفرسته. وبا ارسال یک جرقه الکتریکی کوچک به بقیه مغز پیام میفرسته. درنتیجه ما میتونیم سرعت خروج این پیامها از نورون رابعنوان یک عملکرد موقعیت حیوان نشان دهیم. و اگه از بسیاری از نورونهای متفاوت این اطلاعاتو بدست بیاریم میبینیم که نورونهای متفاوتی درحال ارسال اطلاعاتند درهنگامی که حیوان به نقاط مختلف محیط اطرافش میره میبینیم که نورونهای متفاوتی درحال ارسال اطلاعاتند درهنگامی که حیوان به نقاط مختلف محیط اطرافش میره مثل جعبه مربع شکلی که اینجا نشان داده شده. که به اتفاق هم یک نقشه را برای بقیه بخشهای مغز شکل میدهند که به اتفاق هم یک نقشه را برای بقیه بخشهای مغز شکل میدهند ودائما دارن به مغز میگن " الان در کجای محیط اطرافم هستم ؟"
سلولهای مکانی هم در حال ضبط شدن درانسانها هستند. درنتیجه بیماران مبتلا به تشنج(صرع) گاهی اوقات نیازمند فعالیت الکتریکی در راهبری مغزشان هستند. وبرخی از این بیماران در یک بازی ویدئویی بازی کردند جایی که اونها دوروبریک شهر کوچک میگردند. وسلولهای مکانی درهیپوکامپشون که آتش میکرد فعال میشه و هرزمان که اونها بسمت اون مکان بخصوص در اون شهر میراندندُ اونها شروع به ارسال پالسهای الکتریکی میکنند و هرزمان که اونها بسمت اون مکان بخصوص در اون شهر میراندندُ اونها شروع به ارسال پالسهای الکتریکی میکنند
خب یک سلول مکانی چگونه میفهمه یک موش یا انسان در درون محیط اطرافش هست؟ خوب، این دوتاسلول اینجا هستند وبه ما مرزهای محیط اطرافمون را نشون میدن. خیلی با اهمیت و مهمند. اون یکی که در بالا قرار داره دوست داره که شلیک کنه بنوعی به میانه دیوارهای جعبه ای که موشها درونش هستند. وزمانی که جعبه را بسط میدید مکان شلیک هم بسط پیدا میکنه. اونی که پایینه دوست داره شلیک کنه هرزمانی که یک دیوار به جنوب نزدیک بشه. واگه شما یک دیوار دیگه داخل جعبه قراربدید سلول درهر دومکان شلیک میکنه هرجایی که دیواری بسمت جنوب وجودداشته باشه همانطور که جانور دوروبر ودرون جعبه به اکتشاف میپردازه. درنتیجه این پیشگوییها که فواصل و جهات مرزها ی دوروبرشمارابراتون محسوس میکنه-- ساختمانهای امتداد یافته و نظایراون-- برای هیپوکمپ بطور ویژه ای مهمه. ودرواقع در ورودیهای به هیپوکامپ سلولهایی یافت میشن که به داخل هیپوکمپ وارد میشه و برنامه ریزی شده است. که بطوردقیق به مرزهای جستجوگر و یا لبه ها در فواصل و جهات مشخص از محلی که موشها در حال جستجو هستند، پاسخ میدهد. که بطوردقیق به مرزهای جستجوگر و یا لبه ها در فواصل و جهات مشخص از محلی که موشها در حال جستجو هستند، پاسخ میدهد. که بطوردقیق به مرزهای جستجوگر و یا لبه ها در فواصل و جهات مشخص از محلی که موشها در حال جستجو هستند، پاسخ میدهد. که بطوردقیق به مرزهای جستجوگر و یا لبه ها در فواصل و جهات مشخص از محلی که موشها در حال جستجو هستند، پاسخ میدهد. که بطوردقیق به مرزهای جستجوگر و یا لبه ها در فواصل و جهات مشخص از محلی که موشها در حال جستجو هستند، پاسخ میدهد.
سلول سمت چپ که دارید میبینید شلیک میکنه هرزمان که جانور به دیوار یا مرزی که در سمت شرق واقع شده نزدیک میشود شلیک میکنه شلیک میکنه هرزمان که جانور به دیوار یا مرزی که در سمت شرق واقع شده نزدیک میشود شلیک میکنه خواه لبه باشه یا دیوار یک جعبه مکعب باشه یا دیوار کروی یک جعبه مدور باشه یا حتی در یک سقوط در کناره میز که جانورها دارند دورش میگردن. و سلول سمت راست هرزمان که یک مرز بسمت جنوب باشه شلیک میکنه خواه سقوط در در لبه این میز یا یک دیوار یا حتی یک فاصله بین دو میز که دارند ازهم جدا میشن باشه درنتیجه اون یک شیوه ایست که ما تفکرمیکنیم سلولهای مکانی تمایز میدن کجا جانورداره پرسه میزنه.
همچنین میتونیم آزمایش کنیم که فکر میکنیم اشیاء در کجا هستند، مثل پرچم هدف در محیط ساده-- یا درواقع ماشین شما کجامیتونه باشه. ما میتونیم مردمی را داشته باشیم که محیطی را کشف میکنند و مکانی را که مجبور به یاداوری باشند را ببینند. وبعد اگر ما اونها را در محیط به عقب برگردانیم عموما اونها در اینکه یک نشانگر را پایین بگذارند خیلی خوبند جایی که اونها فکرکردند اون پرچم یا ماشینشون بوده. ولی دربرخی آزمایشات مامیتونیم اندازه و شکل محیط را عوض کنیم مانند کاری را که با سلولهای مکانی کردیم.
دراین مورد میتونیم ببینیم چگونه اونها فکرمیکنند که پرچم تغییرکرده بعنوان یک عملکرد اینکه چگونه شما شکل و اندازه محیط را تغییر میدهید. وبعنوان مثال چیزی که میبینید اگه اون پرچم جایی که اون تقاطع بود ، در یک محیط مربع مانند کوچک قرار داشت، وبعد اگه شما ازمردم بپرسید اون کجا بود ولی شما محیط رابزرگتر کرده اید جایی که اونها فکر میکنند اون پرچم دقیقا بهمون طریق کشیده شده که سلولهای مکانی به بیرون کشیده شده ها شلیک میکنه این درصورتیه که بیاد بیارید اون پرچم کجابود با نگهداری مدل شلیک کردن به سرتاسر سلولهای مکانی شما دراون مکان وبعد شما میتونید به همون مکان برگردید با بدورچرخیدن که بهترین حالت ممکن موجود در شلیک کردن سلولهای مکانی را انجام داده اید با اون مدل نگهداری شده. اون شما را راهنمایی میکنه به مکانی که میخواهید بیاد بیاورید برگردید
ولی ما همچنین میدانیم درکجاما در مسیر حرکت هستیم درنتیجه اگر ما رهسپار مسیرشویم-- شاید ما پارک کنیم و متعجب شویم-- مامیدونیم چونکه حرکتهای خودمان که میتونیم دراین مسیر متمایز کنیم تقریبا چیزی که جهت را نشان میده درپشت سرماست. وسلولهای مکانی ورودی اینچنین نوع از تمایز راه را میگیرند از یک نوع ازسلول بنام سلول مشبک.
اکنون سلولهای مشبک دوباره یافت میشن در ورودیهای هیپوکمپ و اونها کمی شبیه سلولهای مکانی هستند. ولی الان همانطور که موش دوروبرپرسه میزنه هریک ازسلولهای منفرد شلیک میکنن در یک دسته از مکانهای متفاوت که در سراسر محیط پخش و بطور شگفت آوری به شکل یک شبکه منظم در میآیند. که در سراسر محیط پخش و بطور شگفت آوری به شکل یک شبکه منظم در میآیند. واگه شما ازچندین سلول مشبک ضبط کنید- اینجا برنگهای متفاوت نشان داده شده است- که هریک الگوی شبکه ای مانند شلیک درمحیط دارند وهریک از این الگوهای شلیکی سلول کمی نسبت به سایر سلولها تغییر میکنه. وهریک از این الگوهای شلیکی سلول کمی نسبت به سایر سلولها تغییر میکنه. درنتیجه قرمز رنگها دراین شبکه ، وسبزرنگها دراین یکی وآبی ها رنگها در این شلیک میکنند. درنتیجه قرمز رنگها دراین شبکه ، وسبزرنگها دراین یکی وآبی ها رنگها در این شلیک میکنند.
درنتیجه باهم اگه موش بتونه یک شبکه مجازی از مکانهای شلیک کننده در سراسر محیطش بگذاره -- اگه موش بتونه یک شبکه مجازی از مکانهای شلیک کننده در سراسر محیطش بگذاره -- کمی شبیه خطوط عرض و طول جغرافیایی که روی نقشه جغرافیایی می یابید است ولی از ولی مثلثی استفاده میشه. وهمینطور که میگرده فعالیت الکتریکی میتونه عبورکنه ازسلولی به سلول دیگه عبورکنه برای اینکه ردیابی کنه کجاست بنابر این برای اینکه بفهمه کجای محیط قرارداره ، اون میتونه از حرکات خودشو استفاده کنه. بنابر این برای اینکه بفهمه کجای محیط قرارداره ، اون میتونه از حرکات خودشو استفاده کنه.
آیا مردم سلولهای مشبک دارن؟ خب بخاطراینکه همه الگوهای شلیک شبه مشبکی محورهای تقارن یکسانی دارند جهت گیریهای شبکیه ای یکسان که اینجا برنگ نارنجی نشان داده میشه بدین معناست که فعالیت شبکه همه سلولهای شبکه ای در یک قسمت ویژه ازمغز باید تغییرکنند مطابق با اینکه آیا ما داریم در طول این شش جهت و یا به طول یکی از این شش جهت می دویم. یا بسوی یکی از این 6 جهات. خب..مامیتونیم مردم را دریک اسکنر MRI قراردهیم و اونها را وادار کنیم که کمی بازی ویدئویی بازی کنند مثل اونچه نشونتون دادم و جستجوبرای این علامت. ودرواقع شما اونو در قسمتی از قشر مغز زیاد میبینید که همون قسمتی ازمغزه که شما سلولهای مشبک را در موش میبینید.
خب به هامر برگردیم. او احتمالا داره بیاد میاره ماشینش کجا بود ازنظر فواصل و جهت ها برای ساختمانهای امتداد یافته و مرزها دراطراف مکانی که او پارک کرده. و اون میتونه توسط شلیک سلولهای جستجوی مرزی نمایانگر بشه و اون میتونه توسط شلیک سلولهای جستجوی مرزی نمایانگر بشه او همچنین داره بیاد میاره مسیری را که از پارکینگ اومده که میتونه در شلیک سلولهای مشبک نماینگرشود. حالا هردوی این نوع سلولها میتونند سلولهای مکانی را به شلیک وادارند. واو میتونه به مکانی که ماشینشو پارک کرده برگرده با حرکت کردن بمنظور یافتن مکان اون که بهترین تطابق الگوی شلیک از سلولهای مکانی حاضر در مغزش با الگوی نگهداری شده از محلی که ماشینشو پارک کرده. واون راهنماییش میکنه که به اون مکان برگرده بدون درنظرگرفتن سرنخهای بینایی مثل اینکه ماشینش واقعا اونجاست. شاید اون را بُرده شده باشه. ولی او میدونه که اون کجابوده درنتیجه او میدونه که بره واونو بگیره.
که درپس حافظه فضایی اگه ما بدنبال این الگوی شلیک شبه مشبک در کل مغز باشیم، اگه ما بدنبال این الگوی شلیک شبه مشبک در کل مغز باشیم، میبینیم که هنگامی که ما حافظه سرگذشت خودمونو بیاد میآوریم اغلب در یک سری کامل از مکانها فعالند. میبینیم که هنگامی که ما حافظه سرگذشت خودمونو بیاد میآوریم اغلب در یک سری کامل از مکانها فعالند. میبینیم که هنگامی که ما حافظه سرگذشت خودمونو بیاد میآوریم اغلب در یک سری کامل از مکانها فعالند. برای مثال ، مانند بیاد آوردن آخرین باری که به یک مراسم عروسی رفتید. اون ممکنه مکانیسم عصبی باشه برای نمایندگی فضای اطراف ما که برای تولید تصاویر بصری نیز استفاده میشوند که حداقل میتونیم صحنه فضا و مکان رویدادهایی که برامون اتفاق افتاده اند را در زمانی که میخواهیم اونها راتصورکنیم ، بازسازی کنیم. که حداقل میتونیم صحنه فضا و مکان رویدادهایی که برامون اتفاق افتاده اند را در زمانی که میخواهیم اونها راتصورکنیم ، بازسازی کنیم.
درنتیجه اگه این اتفاق میفتاد حافظه شما میتونست با فعال هریک از سلولهای مکانی شروع بشه درمقابل این روابط و تعاملات بسیار فشرده و بعد بازفعال سازی سلولهای مرزی برای خلق ساختار فضایی صحنه دوروبر نقطه دیدتون و سلولهای مشبک میتونن این نقطه دید را از میان اون فضا حرکت دهند. و نوع دیگری از سلوولها بنام سلولهای جهت دهند به جلو که من هنوز اسمی ازش نبردم که مانندیک قطب نما شلیک میکنه با درنظرگرفتن اینکه شما به کدوم طرف میرید آنها می توانند جهت نگاه را از جایی که شما می خواهید یک تصویر برای تصویرساز بصری خود بسازید، را تعریف کنند. آنها می توانند جهت نگاه را از جایی که شما می خواهید یک تصویر برای تصویرساز بصری خود بسازید، را تعریف کنند. آنها می توانند جهت نگاه را از جایی که شما می خواهید یک تصویر برای تصویرساز بصری خود بسازید، را تعریف کنند.
که این فقط یک مثال است از یک دوره جدید در علم اعصاب شناختی جایی که فراگیری پروسه های روانشناختی شروع کردیم مانند اینکه چطور بیاد میارید یا تصورمیکنید یا حتی فکرمیکنید ازلحاظ کنشهای میلیاردها نرونی که مغزمان را میسازند.
ازشما ممنونم
...تشویق حضار...