توانایی مغز انسان برای انطباق و تغییر که به عنوان نوروپلاستیسیته شناخته می شود، مدت هاست که هم جامعه علمی و هم تصورات عمومی را مجذوب خود کرده است. این مفهومی است که امید و شیفتگی را در خود جای می دهد، به خصوص زمانی که ما داستان های شگفت انگیزی را می شنویم که مثلاً افراد نابینا حواس خود را افزایش می دهند که به آنها اجازه می دهد در یک اتاق به هم ریخته صرفاً بر اساس پژواک حرکت کنند، یا بازماندگان سکته مغزی به طور معجزه آسایی مهارت های حرکتی خود را به دست می آورند.
برای سال ها، این ایده که مشکلات عصبی مانند نابینایی، ناشنوایی، قطع عضو یا سکته مغزی منجر به تغییرات چشمگیر و قابل توجهی در عملکرد مغز می شود، به طور گسترده پذیرفته شده است. این گزارش ها تصویری از مغز بسیار انعطاف پذیری را ترسیم می کنند که قادر به سازماندهی مجدد چشمگیر برای جبران عملکردهای از دست رفته است. این یک ایده جذاب است: مغز در پاسخ به آسیب یا کمبود، پتانسیل استفاده نشده را باز می کند، خود را برای دستیابی به توانایی های جدید مجدداً سیم کشی می کند و به طور مستقل مناطق خود را برای دستیابی به عملکردهای جدید دوباره سیم کشی می کند. این ایده همچنین می تواند با این افسانه گسترده، اگر ذاتاً نادرست باشد، مرتبط باشد که ما فقط از 10 درصد مغز خود استفاده می کنیم، که نشان می دهد ذخایر عصبی عظیمی برای استفاده در مواقع ضروری داریم.
اما این تصویرسازی از توانایی تطبیقی مغز برای سازماندهی مجدد خود چقدر دقیق است؟ آیا واقعاً میتوانیم از ذخایر پتانسیل استفاده نشده مغز پس از آسیب استفاده کنیم، یا این داستانهای جذاب به درک نادرست از ماهیت پلاستیکی واقعی مغز منجر شده است؟ که در مقاله ای که برای مجله نوشتیم eLife، ما به قلب این سؤالات، تجزیه و تحلیل مطالعات کلاسیک و ارزیابی مجدد باورهای قدیمی در مورد سازماندهی مجدد قشر مغز و انعطاف پذیری عصبی رسیدیم. آنچه ما پیدا کردیم، دیدگاه جدید و جذابی را در مورد چگونگی سازگاری مغز با تغییرات ارائه می دهد و برخی از تصورات رایج در مورد ظرفیت انعطاف پذیر خود برای بهبودی را به چالش می کشد.
ریشه های این جذابیت را می توان در دانشمندان علوم اعصاب جستجو کرد کار پیشگام مایکل مرزنیچو از طریق کتاب هایی مانند نورمن دویج رایج شد مغزی که تغییر می کند. بینش Merzenich بر اساس مطالعات تأثیرگذار از جایزه نوبل– دانشمندان برنده جایزه، دیوید هوبل و تورستن ویزل، که تحقیق کردند تسلط چشم در بچه گربه ها. آزمایشات آنها شامل بخیه زدن پلک یک بچه گربه و سپس مشاهده تغییرات حاصل در قشر بینایی بود. آنها دریافتند که نورون های قشر بینایی که به طور معمول به اطلاعات یک چشم بسته پاسخ می دهند، شروع به واکنش بیشتر به چشم باز کردند. این تغییر در تسلط چشم به عنوان نشانه واضحی از توانایی مغز برای سازماندهی مجدد مسیرهای پردازش حسی خود در پاسخ به تجربیات حسی تغییر یافته در اوایل زندگی در نظر گرفته شد. با این حال، وقتی Hubel و Wiesel گربههای بالغ را آزمایش کردند، نتوانستند این تغییرات عمیق در اولویت چشم را بازتولید کنند، که نشان میدهد مغز بالغ بسیار کمتر پلاستیک است.
کار مرزنیچ نشان داد که حتی مغز بالغ نیز آن ساختار تغییرناپذیری نیست که زمانی تصور می شد. در آزمایشهای خود، او با دقت مشاهده کرد که چگونه وقتی انگشتان یک میمون قطع شد، نقشههای حسی قشری که در اصل آن انگشتان را نشان میدادند، شروع به پاسخ دادن به انگشتان همسایه کردند. Merzenich در گزارش خود توضیح می دهد که چگونه مناطقی در قشر مغز منبسط می شوند تا فضای قشری را که قبلاً انگشتان قطع شده را نشان می داد اشغال یا “تسخیر” کنند. این یافتهها بهعنوان شواهدی تفسیر شدند که نشان میدهد مغز بزرگسال واقعاً میتواند ساختار خود را در پاسخ به تغییرات در ورودی حسی تغییر دهد، مفهومی که هم هیجانانگیز و هم پتانسیل بالایی برای بهبود فرآیندهای ترمیم مغز داشت.
این مطالعات اولیه، همراه با بسیاری دیگر که بر محرومیت حسی و آسیب مغزی متمرکز شدهاند، فرآیندی به نام نقشهبرداری مجدد مغز را برجسته میکنند که در آن مغز میتواند یک ناحیه از مغز را تغییر دهد – به عنوان مثال به انگشت یا چشم خاصی تعلق دارد – برای حمایت از یک انگشت دیگر یا چشم در زمینه نابینایی، این فرضیه مطرح شده است که قشر بینایی برای پشتیبانی از توانایی های تقویت شده شنوایی، لمس و بویایی که اغلب توسط افراد نابینا نشان داده می شود، دوباره سیم کشی می شود. این ایده فراتر از انطباق ساده یا شکل پذیری در یک ناحیه مغز موجود است که به یک عملکرد خاص اختصاص داده شده است. این نشان دهنده سیم کشی مجدد کامل نواحی مغز است. با این حال، تحقیقات ما داستان متفاوتی را نشان می دهد.
ما با آمیزهای از کنجکاوی و شک، 10 نمونه از معمولترین نمونههای سازماندهی مجدد در زمینه علوم اعصاب را انتخاب کردیم و شواهد منتشر شده را از منظری جدید مورد ارزیابی مجدد قرار دادیم. ما استدلال می کنیم که آنچه اغلب در موارد موفق توانبخشی مشاهده می شود این نیست که مغز عملکردهای جدیدی را در مناطق غیر مرتبط قبلی ایجاد می کند. در عوض، بیشتر در مورد بهره برداری از توانایی های نهفته ای است که از بدو تولد وجود دارند. این تمایز بسیار مهم است. این نشان می دهد که توانایی مغز برای انطباق با آسیب معمولاً شامل فرمان دادن به مناطق عصبی جدید برای اهداف کاملاً متفاوت نیست. به عنوان مثال، در مورد مطالعات Merzenich بر روی میمون ها و کار Hubel و Wiesel بر روی بچه گربه ها، بررسی دقیق تر تصویر ظریف تری از سازگاری مغز را نشان می دهد. در مورد اول، نواحی قشر مغز هنوز شروع به پردازش کامل انواع جدید اطلاعات نکرده اند. در عوض، تواناییهای پردازشی انگشتان دیگر حتی قبل از قطع عضو، آماده ضربه زدن به ناحیه مغزی مورد مطالعه بود. دانشمندان به سادگی به آنها توجه نکردند زیرا آنها ضعیف تر از انگشتانی بودند که در شرف قطع شدن بودند.
به طور مشابه، در آزمایشات هوبل و ویزل، تغییر در تسلط چشمی در بچه گربه ها نشان دهنده ایجاد توانایی های بصری جدید نیست. در عوض، یک تنظیم در اولویت برای چشم طرف مقابل در قشر بینایی موجود وجود داشت. نورونهایی که ابتدا روی چشم بسته تنظیم شده بودند، تواناییهای بینایی جدیدی به دست نیاوردند، بلکه پاسخ خود را به ورودی چشم باز افزایش دادند. ما همچنین هیچ مدرک قطعی نیافتیم که نشان دهد قشر بینایی افرادی که نابینا به دنیا آمدهاند یا قشر آسیبدیده بازماندگان سکته مغزی توانایی عملکردی جدیدی ایجاد کرده است که در غیر این صورت از بدو تولد وجود نداشت.
این نشان می دهد که آنچه اغلب به عنوان توانایی مغز برای سازماندهی مجدد چشمگیر خود از طریق سیم کشی مجدد تفسیر می شود، ممکن است در واقع نمونه ای از توانایی آن برای تنظیم دقیق ورودی های موجود باشد. در تحقیقات خود متوجه شدیم که به جای سیم کشی کامل نواحی برای کارهای جدید، مغز احتمالاً معماری قبلی خود را تقویت یا اصلاح می کند. این تعریف مجدد از نوروپلاستیسیته نشان می دهد که سازگاری مغز نه با پتانسیل بی نهایت برای تغییر، بلکه با استفاده استراتژیک و کارآمد از منابع و ظرفیت های موجود مشخص می شود. در حالی که نوروپلاستیسیتی در واقع یک ویژگی واقعی و قدرتمند مغز ما است، ماهیت و گستره واقعی آن نسبت به تغییرات گسترده و فراگیر که اغلب در روایات رایج به تصویر کشیده می شود، محدودتر و خاص تر است.
بنابراین، چگونه افراد نابینا می توانند بر اساس شنیدن تنها مسیریابی کنند یا بازماندگان سکته مغزی عملکرد حرکتی خود را دوباره به دست آورند؟ تحقیقات ما نشان می دهد که پاسخ در توانایی مغز برای سازماندهی مجدد چشمگیر نیست، بلکه در قدرت آموزش و یادگیری نهفته است. اینها مکانیسم های واقعی نوروپلاستیسیته هستند. برای اینکه یک فرد نابینا مهارت های اکولوکاسیون حاد را توسعه دهد یا برای بازماندگان سکته مغزی برای یادگیری مجدد عملکردهای حرکتی، تمرین فشرده و تکراری مورد نیاز است. این فرآیند یادگیری گواهی بر ظرفیت قابل توجه اما محدود مغز برای انعطاف پذیری است. این یک سفر آرام و تدریجی است که نیاز به تلاش و تمرین مداوم دارد.
تجزیه و تحلیل گسترده ما از بسیاری از مواردی که قبلاً به عنوان “سازماندهی مجدد” توصیف شد، نشان می دهد که هیچ میانبر یا مسیر سریعی در این سفر سازگاری مغز وجود ندارد. ایده باز کردن سریع پتانسیل های مخفی مغز یا بهره برداری از ذخایر عظیم دست نخورده، بیشتر آرزویی است تا واقعیت. درک ماهیت واقعی و محدودیت های انعطاف پذیری مغز بسیار مهم است، هم برای تعیین انتظارات واقع بینانه برای بیماران و هم برای راهنمایی پزشکان در رویکردهای توانبخشی. توانایی مغز برای انطباق، اگرچه باورنکردنی است، اما با محدودیت های ذاتی محدود شده است. درک این موضوع به ما کمک میکند تا از کار سخت پشت هر داستان بهبودی قدردانی کنیم و استراتژیهای خود را بر اساس آن تطبیق دهیم. به دور از قلمروی دگرگونیهای جادویی، مسیر رسیدن به نوروپلاستیسیته مسیری از خودگذشتگی، انعطافپذیری و پیشرفت تدریجی است.
این مقاله برای اولین بار در علمی آمریکایی. © ScientificAmerican.com. تمامی حقوق محفوظ است. پیگیری تیک تاک و اینستاگرام، ایکس و فیس بوک.