دانشمندان با کمک لیزر نشان دادند: مغز چگونه واقعیت‌های غیرواقعی می‌سازد
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، آیا تا به حال به یک نقاشی ساده خیره شده‌اید و چیزی را دیده‌اید که در واقع آنجا نیست؟ خب، این مغز شماست که یک توهم ایجاد می‌کند.
محققان اکنون مدار عصبی خاص و نوع سلول مسئول درک خطا‌های بصری را شناسایی کرده‌اند.
سلول‌هایی که به عنوان نورون‌های رمزگذار IC شناخته می‌شوند، مغز را فریب می‌دهند تا از طریق فرآیندی به نام تکمیل الگوی مکرر، اشیایی را ببیند که وجود ندارند.
یک تیم مشترک از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و موسسه آلن در سیاتل، یافته‌ها را در مجله Nature Neuroscience در ۱۵ سپتامبر منتشر کردند.
رمزگشایی فعالیت مغز
توهم زمانی رخ می‌دهد که درک ما از یک شیء با اطلاعات حسی مطابقت نداشته باشد.
یک مثال کلاسیک «مربع کانیزسا» است، جایی که مغز انسان یک مربع سفید را درک می‌کند، حتی اگر ورودی بصری فقط چهار شکل سیاه شبیه به پک-من باشد.
در این مطالعه، فعالیت الکتریکی مغز موش‌ها هنگام مشاهده تصاویر توهم‌زا مشاهده شد.
این تیم از اپتوژنتیک هولوگرافیک دو فوتونی برای تحریک نورون‌های رمزگذار IC با پرتوی از نور یا لیزر، حتی زمانی که هیچ خطای دیدی وجود نداشت، استفاده کرد.
این تحریک، همان الگو‌های فعالیت مغزی را هنگام دیدن خطای دید در موش‌ها ایجاد کرد که نشان می‌دهد این نورون‌های خاص مسئول ایجاد این ادراک هستند.
هیونگ شین، نویسنده‌ی این مطالعه که اکنون در دانشگاه سئول مشغول به کار است، توضیح داد: «از آنجا که نورون‌های رمزگذار IC این ظرفیت منحصر‌به‌فرد را برای هدایت تکمیل الگو دارند، فکر می‌کنیم که آنها ممکن است اتصال خروجی سیناپسی تخصصی داشته باشند که به آنها امکان می‌دهد این الگو را به شیوه‌ای بسیار مؤثر بازسازی کنند.»
این اتفاق از طریق یک حلقه بازخورد «از بالا به پایین» در سیستم بینایی مغز رخ می‌دهد.
وقتی با یک نشانه بصری ناقص - مانند گوشه‌های تکه‌تکه شده یک مربع - مواجه می‌شوید، نواحی بصری سطح بالاتر مغز تفسیر می‌کنند: «این یک مربع است».
سپس این تفسیر مانند یک فرمان عمل می‌کند که به قشر بینایی اولیه، جایی که نورون‌های رمزگذار IC قرار دارند، ارسال می‌شود. سپس این سلول‌ها این دستورالعمل «از بالا به پایین» را دریافت کرده و فعالیت عصبی ایجاد می‌کنند که باعث می‌شود ما شیء کامل و خیالی را درک کنیم.
جالب توجه است که این مطالعه برای اولین بار در موش‌ها نشان داد که یک حلقه بازخورد در مغز وجود دارد.
برای اختلالات عصبی مهم است
روشی که مغز ما به طور فعال ادراک را می‌سازد، همانطور که اکنون بهتر درک می‌شود، برای اختلالات عصبی که در آنها ادراک دچار اختلال می‌شود، اهمیت زیادی دارد.
دکتر جروم لکوک، محقق وابسته در موسسه آلن، گفت: «در برخی بیماری‌ها، الگو‌های فعالیتی در مغز شما ظاهر می‌شوند که غیرطبیعی هستند و در اسکیزوفرنی، این الگو‌ها مربوط به بازنمایی‌های اشیاء هستند که به طور تصادفی ظاهر می‌شوند.»
لکوک افزود: «اگر ندانید که آن اشیاء چگونه شکل می‌گیرند و مجموعه‌ای از سلول‌ها با هم کار می‌کنند تا آن نمایش‌ها را ایجاد کنند، نمی‌توانید آن را درمان کنید؛ بنابراین درک اینکه این فعالیت در کدام سلول‌ها و در کدام لایه رخ می‌دهد، مفید است.»
برنامه OpenScope موسسه آلن این تحقیق را ممکن ساخت، که به تیم برکلی دسترسی به ابزار‌های پیشرفته، از جمله «دستگاه کاوشگر نوروپیکسل» را فراهم کرد.
دانشمندان با استفاده از شش کاوشگر، ثبت‌های الکتریکی منحصر به فردی در سراسر مغز انجام دادند که به آنها امکان می‌داد حلقه‌های بازخوردی بلادرنگ در مغز را با دقت میلی‌ثانیه ببینند.
جالب توجه است که این یافته‌ها، درک ما از بینایی را از یک فرآیند غیرفعالِ صرفاً دریافت ورودی‌های حسی، به یک فرآیند فعال تغییر می‌دهد که در آن مغز به طور فعال درک ما از واقعیت را می‌سازد.
این مطالعه راه‌های جدیدی را برای بررسی چگونگی تفسیر و شکل‌دهی مغز به واقعیتی که روزانه تجربه می‌کنیم، باز می‌کند.
