۱۳۹۳/۰۷/۲۵- نیما نریمان*: همه چیز از ۱۹۷۱ آغاز شد. وقتی که «جان اُ کیف» عصب‌شناس آمریکایی در آزمایشگاهش در دانشگاه یو سی ال لندن با موفقیتی غیرمنتظره مواجه شد: او اولین جزء از آنچه که آن را اصطلاحا «سیستم موقعیت یاب درون بدن» یا «جی پی اس مغز» می نامیم، کشف کرد. خودش به شوخی می گوید در جستجوی «روح موش» بود که مسیرش به سمتی دیگر رفت و سر از «سلول های موقعیت» درآورد. اینها گروهی از سلول های عصبی هستند که در بخشی در عمق مغز به نام هیپوکامپ قرار دارند و «اُ کیف» (John O’Keefe) متوجه شد هنگامی که موش در نقطه بخصوصی از اتاق قرار دارد، گروهی از آنها شروع به فعالیت می کنند و هنگامی‌که جایش را تغییر می‌دهد و در نقطه ای دیگر از اتاق قرار می گیرد، گروهی دیگر از این سلول ها فعال می‌شوند. او اینطور نتیجه گیری کرد که به این ترتیب این سلول ها عملاً یک «نقشه» از اتاق را در مغز موش به‌وجود می آورند تا بتواند از موقعیت مکانی خود اطلاع یابد و از اینرو آنها را «سلول های موقعیت» نامید. چه در اتاق یا گوشه ای از منزلتان باشید و چه در حیاط خانه مادربزرگ یا در محل کار و… کار این سلول ها به زبان ساده این است که به شما بگویند «تو اینجایی».«اُ کیف» حدس زده بود در آینده محققان خواهند توانست شواهدی دال بر وجود نوعی سیستم هماهنگ کننده شبکه مانند را در مغز انسان کشف کنند که این «سلول های موقعیت» به کمک آن می توانند نقشه های مکانی مختلف را بوجود آورند و ترسیم کنند. سه دهه بعد و در سال ۲۰۰۵ بود که یک زوج ماجراجوی نروژی به‌نام «ادوارد» (Edvard Moser) و «می-بریت موزر» (May-Britt Moser) حدس استاد پیشین شان «جان اُ کیف» را تبدیل به واقعیت کرده و دومین جزء از سیستم موقعیت یاب مغز انسان را کشف کردند: نوعی دیگر از سلول های عصبی که آنها را «سلول های شبکه» نامیده اند. این سلول ها در بخشی از مغز به نام قشر انتورینال جای دارند و به صورت یک شبکه پیچیده عمل می کنند و کارشان کمک به تعیین موقعیت دقیق مکانی فرد و مسیریابی است. کمی بعدتر، آنها نشان دادند این دو بخش تشکیل دهنده جی پی اس مغز یعنی «سلول های موقعیت» در هیپوکامپ و «سلول‌های شبکه» در قشر انتورینال به‌وسیله تعداد زیادی مدارهای عصبی با یکدیگر در ارتباطند و از اینرو همراه و هماهنگ با یکدیگر به ما کمک می‌کنند تا بتوانیم موقعیت مکانی خود را دقیقا تعیین کرده و دست به جهت‌یابی بزنیم. آنچه این محققان انجام داده‌اند، به طور عمده روی موش های آزمایشگاهی بوده، اما از یک سو با توجه به شباهت های ساختاری و عملکردی فراوان بین مغز موش و انسان کاملاً محتمل به نظر می رسید که این در مورد مغز انسان نیز صادق باشد و از سوی دیگر در مطالعاتی که با استفاده از روش های تصویربرداری مغزی (خصوصا روی برخی بیماران) صورت گرفته، نشان داده و ثابت کرده این دو گروه خاص از سلول های عصبی در مغز انسان نیز وجود دارند و فعالیت مشابهی را نشان می دهند.
اما چرا کشف این سلول ها و عملکردشان تا این حد مهم است؟ یکی از اهداف عمده دانش عصب پژوهی این است که بتواند به شکلی دقیق نشان دهد افکار و رفتار های ما چگونه در مجموعه ای از سلول های عصبی در مغز شکل می گیرند و بوجود می آیند. در زمینه حس های پنجگانه و انجام حرکات فیزیکی، این البته کار چندان دشواری نیست اما وقتی صحبت از یادآوری گذشته، حافظه یا جهت‌یابی و… می شود، با داستان کاملاً متفاوت و بسیار پیچیده ای مواجه می شویم. از همین روست که کشف «سلول های موقعیت» و «شبکه» اهمیت خود را می یابد، اینکه اینها به روشنی ارتباطی مشخص را بین عملکرد یک سلول عصبی واحد در مغز وه بوجود آمدن یک رفتار پیچیده مثل مکان یابی و… را نشان می دهند. همچنین ارتباط بین مغز، حافظه و موقعیت مکانی فرد از جمله مسایلی بوده که از قرن ها پیش توجه دانشمندان و فیلسوفان را به خود جلب کرده است.
در دوران قدیم یک فیلسوف برای انجام یک سخنرانی بلند و طولانی تلاش می کرد تا بمنظور بخاطر سپردن تمامی حرف هایش از برخی مشخصه های بینایی یک ساختمان یا خیابان استفاده کند، به این صورت که بخش های مختلفی از صحبت خود را با مشخصه های بینایی متفاوت آن ساختمان یا خیابان مرتبط کرده و با تمرین ذهنی و تصور آن مشخصه ها در هنگام سخنرانی تمامی حرف هایش را به راحتی بخاطر آورده و بیان کند و در نهایت به خوبی از عهده انجام سخنرانی اش برآید. همینطور در قرن بیستم میلادی هم رفتارشناسان با بررسی رفتار حیوانات این فرضیه را مطرح کردند که آنها احتمالاً نوعی نقشه انتزاعی از موقعیت های مکانی شان را در ذهن ساخته و دارند؛ فرضیه ای که بعدها با کشف «سلول های موقعیت» و «شبکه» به طور کامل مورد تأیید قرار گرفت.
در سال ۲۰۰۰ «النور مگو ایر» و همکارانش در دانشگاه یو سی ال لندن تحقیق جالب و معروفی را انجام دادند که در آن مشخص شد بخشی از مغز رانندگان تاکسی های لندن که نقشی مهم و اساسی در جهت یابی و مسیریابی و نیز شکل گیری و ثبت خاطرات را بر عهده دارد، (هیپوکامپ) نسبت به سایر افراد عادی بزرگ تر است. دلیلش هم آن است که مغز و شبکه های عصبی بی شمار آن در طول زمان و با توجه به آنچه که فرد انجام می دهد، قابل تغییر است و اگرچه این تغییرات اغلب در سطوح سلولی است، اما می توان در بسیاری موارد آنها را با ابزارهایی دقیق مورد بررسی و سنجش قرار داد. یکی دیگر از نتایج حاصل از تحقیق «مگوایر» این بود که مشخص شد هیپوکامپ و حافظه مکانی- فضایی ما با یکدیگر در ارتباطند و این به محققان کمک کرد تا بهتر بتوانند به چگونگی کارکرد «سلول های موقعیت» پی ببرند.
اما «سلول های موقعیت» چگونه کار می‌کنند؟ اگر به فعالیت یکی از این سلول ها توجه کنیم، متوجه می شویم آنها در درجه اول و مشخصاً نسبت به «موقعیت مکانی و محل» حضور فرد علاقه مند هستند، به عبارتی برای آنها مهم نیست که شما در حال انجام چه کاری هستید، اما برایشان مکان وقوع آن کار اهمیت دارد. به عنوان مثال وقتی شما در محل کار یا کلاس درس حضور دارید، تعدادی از اینها شروع به فعالیت می کنند و زمانی که به خانه برمی گردید، گروهی دیگر از آنها فعالند یا ممکن است برخی از آنها در بعضی مکان های مشابه فعالیت مشابهی را نشان دهند. این سؤال مهم از همان ابتدا پیش آمد که این سلول ها چطور مکان های متفاوت را تشخیص می دهند و در موقعیت های مختلف شروع به فعالیت می کنند؟ در واقع ما برای اینکه در هر زمان متوجه بشویم کجا هستیم، دو راه داریم: اولین و واضح ترین راه این است که نگاهی به دور و برمان بیندازیم و با توجه به نشانه ها و مشخصه هایی که در محیط اطرافمان می بینیم، بفهمیم کجا هستیم؛ راه دوم که البته روشی کاملا متفاوت است، یادآوری و توجه به موقعیت مکانی قبلی مان و بررسی جهت و فاصله آن از موقعیت کنونی است؛ اینکه قبل از اینجا، کجا بوده ایم و چه مسیر و مسافتی را برای رسیدن به اینجا پیموده‌ایم، و با استفاده از این نقشه (بازنمایی) ذهنی آپدیت شده به موقعیت فعلی مان پی ببریم. در حقیقت مجموعه ای از اطلاعات حسی که از محیط دریافت می کنیم (بینایی و شنوایی و بویایی و…) به عملکرد این سلول ها، جهت تشخیص مکان های مختلف، کمک می کند، با این حال نقش اطلاعات بینایی در این زمینه بسیار پررنگ تر و مهم تر از سایر حواس است، به طوریکه این سلول های عصبی حتی در موش ها که به اندازه انسان به اطلاعات بینایی شان تکیه ندارند هم برای فعالیت اساساً به آنها متکی هستند. این مساله کاملا قابل درک است، محرکات و مشخصه های بینایی هر مکان در بخاطر سپردن آنها و شناسایی و درک موقعیت ها نقش عمده ای را ایفا می‌کنند. آنچه این سلول ها انجام می دهند، چندین نتیجه و فایده برای ما به همراه دارد: اول اینکه به فرد می گویند کجاست و سپس این را با سایر اطلاعات موجود در سایر مناطق مغز (از جمله خاطرات و آموخته‌ها و…) ترکیب می کنند و وی پی می برد آیا آن مکان جایی خوب یا بد یا… است؟ آیا آن مکان جایی آشناست یا جایی است که قبلاً آن را دیده یا آنجا بوده؟ آیا لازم است برای شناسایی بهتر آنجا دست به تلاش بیشتری بزند و… . دوم اینکه می توانند در فهمیدن اینکه چطور می‌شود از آنجا به موقعیت و جایی دیگر رفت، (جهت یابی) به فرد کمک کنند و این کار را به شکل جالبی انجام می دهند؛ مثلا تصور کنید شما به سمت در اتاق تان می روید و ناگهان یک میز یا صندلی سر راهتان قرار می گیرد، در این زمان خیلی سریع مسیری دیگر را پیدا می کنید تا به در اتاق تان برسید و این جهت یابی سریع را در واقع همین «سلول های موقعیت» در مغز شما انجام داده اند. در واقع این سلول ها به نوعی با نقشه برداری دائم و مستمر از محیط اطراف ما و موقعیت مان در آن، قابلیت انعطاف پذیری قابل ملاحظه‌ای را در جهت یابی به ما می دهند.
حال تصور کنید از یک نقطه در شمال تهران به منطقه ای در جنوب شهر می روید. در این مسافت نسبتا‌ً طولانی، عملکرد این سلول ها و ارتباط آنها با یکدیگر و نیز با سایر سلول ها (مانند سلول های شبکه) و نیز شکل گیری نقشه های مکانی متعدد توسط آنها چگونه است؟ اینها از جمله سؤالاتی هستند که محققان در حال حاضر اطلاع دقیق و چندانی از آنها ندارند و بررسی ها در این باره ادامه دارد. یک نکته حائز اهمیت دیگر در این زمینه، ارتباط این سلول ها و به طورکلی سیستم مکان یاب مغزی با حافظه و بیماری های مرتبط با آن از جمله آلزایمر است. بر اساس تحقیقی که سال گذشته انجام گرفت، مشخص شد سلول های موقعیت به نوعی در ثبت «محتوای هیجانی» موقعیت ها مثلا ترس، شادی و… نیز نقش دارند. همین طور کافی است تا به سادگی به آنچه که در روز گذشته برایتان اتفاق افتاده فکر کنید، به راحتی متوجه می شوید که یادآوری خاطرات ما از اتفاقات گذشته با یادآوری مکان رخداد آنها (و نیز تا حدودی حالات هیجانی ما از آنها) همراه است. اینها به روشنی می رسانند که به احتمال فراوان این «سلول های موقعیت» (و شبکه) به طریقی در شکل گیری و ثبت خاطرات ما نیز نقشی مهم را ایفا می کنند. از سوی دیگر این را می دانیم در بیماری آلزایمر همین مناطق از مغز که دربرگیرنده این سیستم موقعیت یاب درونی است (یعنی هیپوکامپ و قشر انتورینال که در مجاورت یکدیگرند) اول از همه دچار اشکال شده و پیش از سایر مناطق تخریب می شوند و البته مشکلات حافظه و اختلال در جهت یابی هم از اولین نشانه های بروز آن هستند، بطوریکه افراد دچار آلزایمر در مراحل اولیه این بیماری بجز فراموشی اغلب مسیرشان را اشتباه کرده و گم می شوند؛ از اینرو درک بهتر سیستم جی پی اس مغز می تواند ما را در درک بهتر مکانیسم بیماری آلزایمر کمک کند.
«سلول های شبکه» نیز تا حدود زیادی مشابه «سلول های موقعیت» هستند و در موقعیت های مکانی خاص شروع به فعالیت می کنند، با این حال تفاوت این دو آنجاست که این دسته از سلول ها در مناطق بسیار بیشتری فعالند و نیز نوع فعالیت شان اغلب الگویی را بوجود می آورد که در نتیجه آن طرح و نمایی کلی از موقعیت مکانی فرد و مسیر و جهات را در اختیارش می گذارد.
همین طور بجز اینها، گروهی دیگر از سلول های عصبی هستند که تنها نسبت به جهات خاصی فعال می شوند، مثلا وقتی فرد به سمت شمال نگاه می کند یا می رود، گروهی از آنها فعال می شوند و وقتی به سوی جنوب می رود، گروهی دیگر و… . اینها در واقع نوعی قطب نمای درونی را درون مغز انسان شکل می دهند. مجموعه همه اینها در نهایت سیستم جی پی اس مغز انسان را تشکیل داده و به ما این امکان را می دهند تا به طور کلی بتوانیم موقعیت خودمان همچنین جهات و مسیرمان را تشخیص داده و درک کنیم. آنچه اکنون می دانیم، این است که اساساً این دو گروه مهم از سلول ها در دو منطقه از مغز، جعبه سیاه سیستم موقعیت یاب درون بدن ما را تشکیل می دهند و هر کدام هم در یک سمت از این جعبه قرار دارند، همینطور اینکه آنها با یکدیگر و با سایر قسمت ها در ارتباط هستند، اما در حال حاضر چگونگی شکل گیری این سلول ها، ارتباط آنها و نقش آنها در شکل‌گیری خاطرات دقیقا روشن نیست.
به گفته «ادوارد موزر»: «درک این نادانسته ها می تواند ۱۰ تا ۲۰ سال طول بکشد.» و به گفته «جان اُ کیف»: «دانش علوم اعصاب در حال حاضر در مرحله ای است که علم، پیش از نیوتن و کشف قواعد معروفش در آن قرار داشت.»
سرانجام اینکه نتیجه این تلاش های سخت و تحسین برانگیز برای رمزگشایی از اسرار مغز و چگونگی عملکرد آن در سطوح سلولی برای خلق رفتارهای پیچیده ای نظیر موقعیت یابی» جایزه نوبل پزشکی در سال ۲۰۱۴ برای «جان اُ کیف» و زوج نروژی موزر بود.
* نیما نریمان، دانشجوی رشته علوم اعصاب در انستیتو روانپزشکی دانشگاه کینگز کالج لندن
منبع: روزنامه شرق