دانشمندان با ثبت فعالیت مغزی موش‌های در حال دویدن، موفق به کشف «مسافت‌سنج» در درون مغز شدند

بی‌بی‌سی: دانشمندان برای اولین بار، با ثبت فعالیت مغزی موش‌های در حال دویدن ، موفق به کشف «مسافت‌سنج» درون مغز شده‌اند.

محققان، موش‌ها را در یک محوطه کوچک رها کردند و فعالیت بخشی از مغز آن‌ها را که برای جهت‌یابی و حافظه استفاده می‌شود، ثبت کردند. آن‌ها دریافتند که سلول‌های این بخش از مغز، با الگویی شبیه به یک مسافت‌سنج «فعال» می‌شوند و با هر چند قدمی که حیوان برمی‌دارد، تیک‌تاک می‌کنند.

در آزمایشی دیگر، داوطلبان انسانی از نسخه بزرگ‌تر همان مسیر جهت‌یابی موش‌ها عبور کردند؛ این آزمایش نشان داد مغز انسان نیز همین مسافت‌سنج را دارد.

این تحقیق، که در مجله «کارنت بایولوژی» منتشر شده، اولین پژوهشی است که نشان می‌دهد تیک‌تاک منظم «سلول‌های شبکه‌ای»(grid cells) به‌طور مستقیم با توانایی ما در تخمین دقیق مسافت طی‌شده، ارتباط دارد.

جیمز اینگ، محقق ارشد دانشگاه سنت اندروز، می‌گوید: «تصور کنید در حال راه رفتن بین آشپزخانه و اتاق نشیمن خود هستید. این سلول‌ها در بخشی از مغز قرار دارند که نقشه درونی یعنی توانایی قرار دادن خود در محیط را در ذهن فراهم می‌کند.»

این تحقیق، برآورد دقیقی از نحوه عملکرد این نقشه درونی مغز ما و اتفاقاتی که در صورت اختلال در آن رخ می‌دهد، ارائه می‌کند. اگر تیک‌تاک این «مسافت‌سنج» را با تغییر محیط مختل کنید، هم موش‌ها و هم انسان‌ها در تخمین مسافت اشتباه می‌کنند.

در زندگی واقعی، این اتفاق در تاریکی یا هنگام کوهنوردی در مه غلیظ رخ می‌دهد. در این شرایط، تخمین مسافتی که طی کرده‌ایم، ناگهان بسیار دشوار می‌شود، زیرا کنترل‌گر مسافت ما دیگر به درستی کار نمی‌کند.

برای بررسی تجربی این پدیده، محققان به موش‌ها آموزش دادند تا در یک محوطه مستطیل‌شکل، فاصله مشخصی را طی کنند. زمانی که موش‌ها مسافت صحیح را می‌دویدند و به نقطه شروع بازمی‌گشتند، جایزه (تکه‌ای غلات شکلاتی) می‌گرفتند.

وقتی این حیوانات مسافت درست را می‌رفتند، سلول‌های مسافت‌سنج در مغزشان به صورت منظم فعال می‌شدند؛ تقریباً پس از هر ۳۰ سانتیمتر.

آقای اینگ گفت: «هرچه الگوی فعال شدن این سلول‌ها منظم‌تر بود، موش‌ها در تخمین مسافت مورد نیاز برای رسیدن به جایزه بهتر عمل می‌کردند.»

نکته مهم این بود که وقتی دانشمندان شکل محوطه موش‌ها را تغییر دادند، الگوی منظم فعال شدن سلول‌ها مختل شد و موش‌ها در تشخیص مسافتی که برای گرفتن جایزه شکلاتی باید طی می‌کردند، به دردسر افتادند.

جیمز اینگ گفت: «این مسئله بسیار جالب است. به نظر می‌رسد قدرت تخمین آنها از حد معمول کمتر می‌شود. این مسئله که سیگنال دیگر منظم نیست، باعث می‌شود آنها خیلی زودتر از موعد توقف کنند.»

محققان این پدیده را به ناپدید شدن ناگهانی نقاط دیدنی در مه تشبیه کردند: «واضح است که جهت‌یابی در مه سخت‌تر است اما آنچه شاید از چشم مردم پنهان بماند این است که مه، توانایی ما در تخمین مسافت را نیز مختل می‌کند.»

برای آزمایش این موضوع در انسان‌ها، محققان آزمایش موش‌ها را در مقیاس بزرگ‌تر تکرار کردند. آن‌ها یک محوطه به ابعاد ۱۲ در ۶ متر در انجمن دانشجویی دانشگاه ساختند و از داوطلبان خواستند تا کار موش‌ها را تکرار کنند: طی کردن مسافتی مشخص و بازگشت به نقطه شروع.

درست مانند موش‌ها، شرکت‌کنندگان انسانی نیز وقتی در یک محوطه متقارن و مستطیل‌شکل قرار داشتند، به طور مداوم می‌توانستند مسافت را به درستی تخمین بزنند. اما وقتی دانشمندان با تغییر دیوارها، شکل محوطه را عوض کردند، شرکت‌کنندگان به اشتباه افتادند.

آقای اینگ می‌گوید: «هم موش‌ها و هم انسان‌ها وظیفه تخمین مسافت را به خوبی یاد می‌گیرند، اما وقتی محیط را به شکلی تغییر می‌دهید که می‌دانیم سیگنال مغزی موش‌ها را مختل می‌کند، دقیقاً همان الگوی رفتاری را در انسان‌ها مشاهده می‌کنید.»

پژوهشگران می‌گویند این یافته‌ها، علاوه بر اینکه نکته‌ای اساسی درباره نحوه جهت‌یابی مغز ما آشکار می‌کند، می‌تواند به تشخیص بیماری آلزایمر نیز کمک کند.

جیمز اینگ می‌گوید: «سلول‌های مغزی خاصی که ما فعالیت آن‌ها را ثبت می‌کنیم، در یکی از اولین مناطقی قرار دارند که در بیماری آلزایمر تحت تأثیر قرار می‌گیرند.»

«الان بازی‌های تشخیصی برای تست جهت‌یابی ساخته شده‌اند که می‌توانید مثلاً روی گوشی خود بازی کنید. ما بسیار علاقه‌مندیم تا چیزی شبیه آن اما به‌طور خاص برای تخمین مسافت، بسازیم.»