نخستین شواهد از فعالیتی شبیه «نورون‌های آینه‌ای» در تک‌نورون‌های انسانپژوهشگران موسسه فناوری کالیفرن

نخستین شواهد از فعالیتی شبیه «نورون‌های آینه‌ای» در تک‌نورون‌های انسانپژوهشگران موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) برای نخستین‌بار شواهدی مستقیم از فعالیت شبیه آینه در نورون‌های منفرد مغز انسان به دست آورده‌اند؛ یافته‌ای که نشان می‌دهد سازوکار «آینه‌ای» مغز بسیار پیچیده‌تر و وابسته به زمینه است و برخلاف تصورهای قدیمی، هنگام مشاهده یک عمل به‌طور خودکار فعال نمی‌شود.این پژوهش که در مجله Cell منتشر شده، توسط گروه ریچارد اندرسن در Caltech و با همکاری دو فرد مبتلا به فلج چهاراندامی انجام شد.پژوهشگران با استفاده از آرایه‌های الکترودی کاشته‌شده در مغز، فعالیت نورون‌ها را در قشر آهیانه‌ای خلفی (PPC) و قشر حرکتی (MC) ثبت کردند.از نورون‌های آینه‌ای تا یک تصویر پیچیده‌ترنورون‌های آینه‌ای نخستین‌بار در اوایل دهه ۱۹۹۰ در نخستی‌های غیرانسانی شناسایی شدند.این نورون‌ها هم هنگام انجام یک عمل و هم هنگام مشاهده همان عمل توسط فرد یا حیوان دیگر فعال می‌شدند. این یافته به شکل‌گیری این ایده کمک کرد که مغز ممکن است اعمال دیگران را با نوعی شبیه‌سازی درونی درک کند.اما این نظریه با پرسش‌هایی روبه‌رو بود؛ اگر مغز فقط اعمالی را که خودش قادر به انجام آنهاست شبیه‌سازی کند، چگونه می‌توانیم اعمالی را تصور یا درک کنیم که هرگز انجام نداده‌ایم؟پژوهش جدید نشان می‌دهد که پاسخ احتمالا بسیار پیچیده‌تر از یک آینه‌سازی خودکار است.آینه‌سازی فقط در شرایط خاص فعال شدشرکت‌کنندگان ابتدا انیمیشن دستی را مشاهده کردند که یک مکعب را می‌لغزاند، بلند می‌کند یا می‌چرخاند. سپس از آنها خواسته شد همین اعمال را، با وجود محدودیت‌های حرکتی‌شان، تصور یا تلاش کنند انجام دهند.در قشر آهیانه‌ای خلفی، الگوهای فعالیت نورونی هنگام مشاهده یک عمل و هنگام تلاش برای انجام همان عمل، شباهت‌هایی نشان دادند. این نورون‌ها بنابراین ویژگی‌هایی مشابه آنچه برای نورون‌های آینه‌ای توصیف شده است داشتند.اما آزمایش مهم‌تر زمانی انجام شد که پژوهشگران اطلاعات دیداریِ نامرتبط با هدف فرد را وارد کردند.برای مثال، از فرد خواسته می‌شد تلاش کند مکعب را بچرخاند، در حالی که در همان زمان انیمیشنِ لغزاندن مکعب را می‌دید. در این شرایط، عمل مشاهده‌شده در قشر آهیانه‌ای خلفی یا قشر حرکتی رمزگذاری نشد.این نشان می‌دهد مغز می‌تواند اطلاعات دیداری نامرتبط با هدف فعلی را فیلتر کند.اما وقتی از شرکت‌کنندگان خواسته شد علاوه بر انجام عمل موردنظر، آنچه را مشاهده کرده‌اند نیز گزارش کنند، آن عمل مشاهده‌شده در فعالیت نورون‌های قشر آهیانه‌ای خلفی ظاهر شد. در مقابل، قشر حرکتی همچنان عمدتا فقط عمل موردنظر فرد را رمزگذاری می‌کرد.تفاوت مهم میان قشر آهیانه‌ای و حرکتیاین تفاوت یکی از مهم‌ترین نتایج پژوهش است.قشر آهیانه‌ای خلفی بیشتر با سطوح بالاتر پردازش، قصد و تبدیل اطلاعات دیداری به برنامه حرکتی ارتباط دارد، در حالی که قشر حرکتی در مرحله پایین‌تر، فرمان‌های لازم برای اجرای حرکت را به دستگاه حرکتی ارسال می‌کند.پژوهشگران دریافتند که فعالیت آینه‌ای در PPC دیده می‌شود، اما در MC مشاهده نشد.به بیان دیگر، مشاهده یک عمل الزاما به معنای فعال شدن خودکار سامانه حرکتی برای اجرای همان عمل نیست.واسـیلیکی (سلیا) بوگو، نویسنده اول مقاله، می‌گوید مشاهده یک عمل به‌صورت سخت‌افزاری و اجتناب‌ناپذیر به اجرای آن در نواحی حرکتی مغز متصل نشده است. مغز می‌تواند برای اعمال دیگران مدل‌های درونی بسازد و آنها را با برنامه‌های حرکتی خود مرتبط کند، اما این فرایند خودکار نیست.اهمیت یافته‌ها برای رابط مغز و ماشیناین یافته‌ها برای توسعه رابط‌های مغز‌ـ‌ماشین (BMI) نیز اهمیت دارند.گروه اندرسن سال‌هاست روی سامانه‌هایی کار می‌کند که فعالیت مغز افراد مبتلا به فلج چهاراندامی را به فرمان‌هایی برای بازوی رباتیک یا دیگر تجهیزات تبدیل می‌کنند.نتایج جدید نشان می‌دهد که نواحی سطح بالاتر مانند PPC ممکن است برای چنین رابط‌هایی بسیار انعطاف‌پذیر باشند؛ زیرا می‌توانند بسته به هدف و زمینه، اطلاعات مربوط به اعمال مشاهده‌شده و برنامه‌های حرکتی فرد را از یکدیگر تفکیک کنند.برای نمونه، اگر فردی با استفاده از افکار خود یک وسیله نقلیه را کنترل کند، مشاهده حرکت دیگری در میدان دید نباید لزوما باعث ایجاد اختلال در فرمان حرکتی موردنظر او شود.مغز فقط حرکت را مدل نمی‌کند؟پژوهشگران در حال بررسی این احتمال‌اند که PPC چیزی فراتر از یک سامانه مربوط به حرکت باشد و بتواند مدل‌های درونی از خود، دیگران و جهان فیزیکی ایجاد کند.اندرسن مثال بازی پرتاب توپ را مطرح می‌کند؛ هنگام گرفتن توپ، مغز باید هم‌زمان وضعیت فرد مقابل، موقعیت توپ، مسیر حرکت آن و پاسخ حرکتی مناسب خودمان را در نظر بگیرد.از این منظر، فعالیت‌های مشاهده، پیش‌بینی و برنامه‌ریزی حرکتی ممکن است در PPC با یکدیگر ارتباط داشته باشند و حتی تا حدی از بازنمایی‌های عصبی مشترک استفاده کنند.نکته علمی مهماین پژوهش یک اصلاح مهم برای برداشت ساده‌انگارانه از مفهوم «نورون آینه‌ای» است. یافته‌ها نشان نمی‌دهند که نظریه نورون‌های آینه‌ای به‌طور کامل رد شده است؛ بلکه نشان می‌دهند «مشاهده عمل = فعال شدن خودکار همان برنامه حرکتی» توصیف بیش از حد ساده‌ای از عملکرد مغز است.همچنین باید توجه داشت که پژوهش روی دو شرکت‌کننده انجام شده و بنابراین در تعمیم نتایج به کل جمعیت انسان باید احتیاط کرد. نقطه قوت اصلی پژوهش، امکان ثبت فعالیت نورون‌های منفرد در انسان در شرایط آزمایشی کنترل‌شده است؛ چیزی که به‌ندرت امکان‌پذیر است.🚀 @ofoghroydadd🟡مرتبط:علم نورون های آینه ای پس از یک دهه قرار داشتن در دور از کانون توجه، در حال بهبود است