عصب‌شناسان نگهبان آگاهی انسان در مغز را شناسایی کردند
تالاموس، ساختاری کوچک در عمق مغز، نقشی کلیدی و فعال در آغاز آگاهی بصری انسان ایفا می‌کند و تنها یک ایستگاه انتقال اطلاعات حسی نیست.
فرارو- دانشمندان علوم اعصاب موفق شدند با ثبت مستقیم فعالیت الکتریکی مغز بیماران، شواهدی بی‌سابقه به دست آورند که نشان می‌دهد تالاموس به‌عنوان «نگهبان آگاهی» پیش از قشر مغز وارد عمل شده و مسیر تجربه‌ی آگاهانه را هدایت می‌کند.
به گزارش فرارو به نقل از سای پست، پژوهشی تازه که در نشریه‌ی Science منتشر شده، نشان می‌دهد ساختاری در مغز به نام تالاموس نقش محوری در شکل‌گیری آگاهی بصری ایفا می‌کند. پژوهشگران با ثبت مستقیم فعالیت الکتریکی مغز پنج بیمار در جریان یک آزمایش دیداری، دریافتند که بخش‌های خاصی از تلاموس در لحظه‌هایی که افراد نسبت به محرک‌های بصری آگاه می‌شوند، زودتر و قوی‌تر فعال می‌شوند.
این یافته‌ها نشان می‌دهد که هسته‌های میان‌لایه‌ای و میانی تالاموس مانند یک «دروازه» عمل کرده و با اثرگذاری بر قشر پیش‌پیشانی (prefrontal cortex)، فرایند ادراک آگاهانه را آغاز می‌کنند.
تلاموس؛ ایستگاه مرکزی پردازش
تالاموس ساختاری کوچک و بیضی‌شکل است که در عمق مغز قرار دارد. این بخش به عنوان یک مرکز انتقال عمل می‌کند و اطلاعات حسی همچون دیدن، شنیدن و لمس را به قشر مخ می‌رساند؛ جایی که تفسیر و پردازش واقعی رخ می‌دهد. افزون بر این نقش انتقالی، تالاموس در تنظیم هوشیاری، خواب و تمرکز نیز نقش مهمی دارد.
تا مدت‌ها، دانشمندان تالاموس را بیشتر یک «بازیگر پشتیبان» می‌دانستند؛ ساختاری که برای بیدار ماندن و توجه حیاتی است، اما منبع اصلی تجربه‌ی آگاهانه به شمار نمی‌آمد. مطالعه‌ی جدید این دیدگاه را به چالش کشیده و شواهد تازه‌ای ارائه می‌دهد مبنی بر این‌که تالاموس تنها پیام‌رسان نیست، بلکه می‌تواند فعالانه تعیین کند چه اطلاعاتی وارد آگاهی ما شود.
آزمایشی با ثبت مستقیم مغز
برای بررسی این فرضیه، گروه پژوهشی از موقعیتی نادر استفاده کرد: پنج مرد بزرگسال که برای درمان سردردهای شدید و مقاوم به دارو تحت عمل جراحی قرار گرفته بودند. در جریان درمان، الکترودهایی موسوم به sEEG در عمق مغز این بیماران کار گذاشته شد که امکان ثبت لحظه‌به‌لحظه‌ی فعالیت عصبی در بخش‌های گوناگون از جمله تالاموس و قشر پیش‌پیشانی را فراهم می‌کرد.
شرکت‌کنندگان باید در یک تکلیف دیداری شرکت می‌کردند که تصاویر را در مرز میان آگاهانه و ناآگاهانه نمایش می‌داد. در هر مرحله، یک الگو به‌طور کوتاه در یکی از طرفین نقطه‌ی مرکزی ظاهر می‌شد: گاهی روشن و واضح، گاهی بسیار کمرنگ و دشوار برای تشخیص، و گاهی اصلاً تصویری نشان داده نمی‌شد. پس از هر آزمایش، شرکت‌کنندگان با حرکت چشم مشخص می‌کردند آیا تصویر را دیده‌اند و در کدام سمت ظاهر شده است.
این طراحی به دانشمندان اجازه داد فعالیت مغزی را در شرایطی که فرد آگاهانه محرک را می‌دید با شرایطی که همان ورودی بصری وجود داشت ولی فرد چیزی گزارش نمی‌کرد، مقایسه کنند. چنین مقایسه‌ای فرآیندهای عصبی مرتبط با آگاهی را از صرفاً دریافت حسی متمایز کرد.
یافته‌های کلیدی
نتایج نشان داد بخش‌هایی در عمق تالاموس، به‌ویژه هسته‌ی مرکزی میانی، هسته‌ی میانی-پشتی و هسته‌ی پارافاسیکولار، هنگام گزارش آگاهانه‌ی محرک، فعالیت بیشتری داشتند. این بخش‌ها که به نام هسته‌های میان‌لایه‌ای و میانی شناخته می‌شوند، زودتر و قوی‌تر از سایر بخش‌های تالاموس و حتی زودتر از قشر پیش‌پیشانی فعال می‌شدند.
تحلیل‌های بیشتر نشان داد که این هسته‌های سطح‌بالا در لحظه‌های آگاهی، سیگنال‌های الکتریکی قوی‌تر، نوسان‌های کم‌فرکانس بیشتر و فعالیت همزمان‌تر تولید می‌کنند. زمان آغاز این فعالیت، حدود ۲۰۰ میلی‌ثانیه پس از نمایش محرک، با نخستین نشانه‌های شناخته‌شده‌ی ادراک آگاهانه در مطالعات پیشین هم‌خوانی داشت.
به گفته‌ی پژوهشگران، این نتایج بیانگر آن است که تالاموس تنها یک گیرنده‌ی منفعل نیست، بلکه به‌طور فعال مسیر آگاهی را تنظیم کرده و با ارسال پیام به قشر پیش‌پیشانی، شبکه‌ای هماهنگ در مغز ایجاد می‌کند که از تجربه‌ی آگاهانه پشتیبانی می‌کند.
ارتباط تالاموس و قشر پیش‌پیشانی
دانشمندان همچنین بررسی کردند که این سیگنال‌ها چگونه در مغز جابه‌جا می‌شوند. آن‌ها به‌ویژه به نوسان‌های عصبی در بازه‌ی فرکانسی تتا (۴ تا ۸ هرتز) توجه کردند؛ نوسان‌هایی که با کنترل شناختی و آگاهی مرتبط هستند. تحلیل‌ها نشان داد هسته‌های میان‌لایه‌ای و میانی تالاموس هنگام آگاهی، هماهنگی بیشتری با قشر پیش‌پیشانی برقرار می‌کنند.
جالب این‌که فعالیت تالاموس گاه حتی پیش از نمایش محرک آغاز می‌شد. این فعالیت پیش‌محرکی در آزمایش‌هایی که شرکت‌کنندگان بعداً گزارش آگاهی می‌دادند، هماهنگ‌تر بود؛ به این معنا که تالاموس شاید حالت آماده‌باشی برای مغز فراهم می‌کند تا احتمال ورود محرک به آگاهی افزایش یابد.
نوآوری روش‌شناختی
این پژوهش نخستین مطالعه‌ای است که چنین ثبت دقیقی از چندین هسته‌ی تالاموسی در انسان به دست می‌دهد. مطالعات قبلی با روش‌هایی مانند fMRI یا MEG تنها نشانه‌های کلی از نقش تالاموس در آگاهی ارائه کرده بودند، اما فاقد دقت زمانی و مکانی لازم بودند. استفاده از sEEG در این مطالعه فرصتی بی‌نظیر برای مشاهده‌ی پویایی ساختارهای عمقی مغز فراهم کرد.
اهمیت و محدودیت‌ها
یافته‌ها نشان می‌دهد که آگاهی صرفاً پدیده‌ای وابسته به قشر مخ نیست؛ بلکه تالاموس نقشی فعال و اولیه در دسترس‌پذیر کردن اطلاعات حسی برای ذهن ایفا می‌کند. موقعیت منحصر‌به‌فرد تالاموس به‌عنوان مرکزی که با بخش‌های گسترده‌ی قشری و زیرقشری در ارتباط است، به آن امکان می‌دهد الگوهای پیچیده‌ی فعالیت عصبی را هماهنگ کند؛ الگویی که برای پیدایش آگاهی ضروری است.
با این حال، نویسندگان به محدودیت‌هایی هم اشاره می‌کنند: این تحقیق تنها بر روی پنج بیمار مرد انجام شد که به دلیل مشکلات پزشکی خاص تحت کاشت الکترود قرار گرفته بودند. گرچه توانایی شناختی و بینایی آن‌ها سالم بود، اما نمی‌توان نتایج را به کل جمعیت تعمیم داد.
همچنین جای‌گذاری الکترودها بر اساس نیاز درمانی تعیین شده بود، نه اهداف پژوهشی؛ بنابراین ممکن است بخش‌هایی از مغز به‌طور کامل بررسی نشده باشند. افزون بر این، هرچند مطالعه‌ی حاضر نشان می‌دهد هسته‌های تالاموسی آغازگر فرایند آگاهی هستند، اما نقش قشر مغز را نیز نمی‌توان نادیده گرفت.
قشر پیش‌پیشانی، به‌ویژه نواحی جانبی، در جریان آگاهی فعال باقی می‌ماند و در شبکه‌های عصبی هماهنگ شرکت می‌کند. به بیان دیگر، تالاموس احتمالاً نقش «نگهبان» را بر عهده دارد، در حالی که قشر مغز محتوای تجربه را گسترش می‌دهد.
نگاهی به آینده
این تحقیق مسیر تازه‌ای برای درک یکی از اساسی‌ترین پرسش‌های علوم اعصاب می‌گشاید: آگاهی چگونه در مغز پدید می‌آید؟ شواهد تازه نشان می‌دهد که پاسخ را باید نه تنها در قشر مخ، بلکه در ساختارهای عمقی‌تر مانند تالاموس جست‌وجو کرد. چنین دانشی در آینده می‌تواند برای درمان اختلالات هوشیاری، بهبود روش‌های بیهوشی یا حتی توسعه‌ی فناوری‌های رابط مغز و رایانه کاربردهای گسترده‌ای داشته باشد.
