قدرتمندترین کامپیوتر شناخته شده جهان (مغز انسان) ـ قسمت چهارم
لئوناردو داوینچی بعدها تعدادی از مهمترین مشاهدههای صورت گرفته در زمینه مغز و بطنهای آن را انجام داد. نخستین مورد ثبت شده استفاده از تزریق موم قالبگیری به داخل مغز و سایر اعضای بدن مثل قلب برای بررسی حفرههای درونی آن ها متعلق به اوست. لئوناردو با استفاده از این روش، شکل و وسعت حفرههای مغز را به طور صحیح مشخص کرد، اما باز هم کارکرد این ساختارهای پر از مایع را به صورت جالینوس تفسیر کرد. در آثار لئوناردو هم بطنهای مغز شعور، حافطه و ادارک نام گرفتند و متأسفانه تسلط نظریههای جالینوس درباره عملکرد بطن های مغز ، توجه لئوناردو را از بافت جامد مغز یعنی جایگاه واقعی ذهن دور کرد.
تا قرن هفدهم، تصورها درباره عملکرد و مکانسیمهای مغزی، همچنان تحث تأثیر نظرات مربوط به جریان و تقطیر مایعات حیاتی، ارواح و اخلاط چهارگانه قرار داشتند. در واقع تأثیر بقراط و جالینوس را میتوان در مدل هیدورلیک مغز مشاهده کرد که آن را مشهورترین فیلسوف فرانسوی قرن هفدم یعنی رنه دکارت (۱۵۹۶ تا ۱۶۵۰) ارائه کرده است. دکارت توصیف مبتنی بر اخلاط چهارگانه از عملکرد مغز را مجدداً شرح داد. البته ضمن مقایسه عملکرد مغز با کار ماشینهای پیچیده آن زمان مثل ساعت و مجسمه های متحرک، مغز را به زبانی امروزیتر و بعنوان ماشینی توصیف کرد که حرکاتش با سیستم هیدرولیک کنترل میشود. نکته مهم این بود که دکارت سنت کلاسیک انحصار فرآیندهای شناختی به بطنهای مغزی پر از مایع را کنار گذاشت. با این وجود، او هنوز قائل به جریان روح از طریق اعصاب بود و هیچ کوششی برای منتسب کردن عملکردهای خاص به ساختارهای خاص مغز نکرد؛ البته به استثنای غده پینه آل، به دلیل منفرد بودن (به جای زوج بودن) و در خط وسط قرار گرفتن غده پینه آل ، دکارت فرض کرد این غده موجود در مغز ، با روح فردی ارتباط دارد و به علاوه، وظیفه اجرایی و کنترلی را نیز انجام میدهد به این صورت که جریان روح های حیوانی را در سراسر مغز هدایت می کند.
البته دکارت در یک زمینه مهم افقهای جدیدی گشود. او برای درک عملکرد مغز، آن را با پیشرفتهترین ابزار دست ساز بشر آن زمان، یعنی ماشین های هیدرولیک مقایسه کرد. این سنت حتی امروز هم پابرجاست، مثلاً ما از کامپیوتر و عملیات کامپیوتری بعنوان الگویی برای درک چگونگی دریافت، پردازش و ذخیره اطلاعات در مغز استفاده میکنیم. بنابراین، با این که دکارت به طرزی ناامید کننده در جزئیات اشتباه میکرد، سبکی مدرن را برای استدلال در این مورد اختیار کرده بود.
این که کمتر به فکر کسی خطور میکرد نظریهایی با محوریت بافتهای جامد مغز ارائه بدهد، چندان عجیب نیست؛ چون بخش جامد مغز فاقد قسمتهایی بود که حرکتی مشخص از خودشان نشان بدهند. با این حال، در قرن هفدهم قدرت نظریه اخلاط چهارگانه رو به کاهش گذاشت. این امر تا حدی به خاطر کارهای نسلی جدید از دانشمندان آناتومی بود که ساختار داخلی مغز را دقتی روزافزون توصیف میکردند.
یکی از افراد فعال در این زمینه، توماس ویلیس (Willis) انگلیسی (۱۶۲۱ تا ۱۶۷۵) بود که اصطلاح «نورولوژی» (تخصص بیماریهای مغز و اعصاب) را برای اولین بار به کار برد. ویلیس معتقد بود بافت جامد مغز عملکردهای مهم دارد. البته او هنوز فکر میکرد جریان مایع، کلیدی برای درک عملکرد مغز است؛ اما تمرکزش را بر بافتهای جامد مغز گذاشت و نشان داد عملکرد عصبی به جریان خونی بستگی دارد که به بافتهای جامد میرسد. امروزه تکنیک تصویربرداری از عملکرد مغز (MRI) نشان داده فعال شدن سلولهای عصبی در هر قسمت از مغز با افزایش جریان خون موضعی همان قسمت همراه است.
ویلیس این پدیده را پیشبینی و شاید مشاهده کرده بود که هر وقت نورونهای قسمتی از مغز فعال میشوند، خون در آن جا جمع میشود.
لوییجی گالوانی (Luigi Galvani) سالهای (۱۷۳۷ تا ۱۷۹۸)، در اواخر قرن هجدهم، اهمیت الکتریسیته را در عملکرد دستگاه عصبی کشف کرد. گالوانی ثابت کرده بود میتواند از طریق اتصال جریان الکتریسیته به عصب حرکتی عضله قورباغه، انقباضهای این عضله را کنترل کنند. اما تصور کرد اعصاب و عضلات حیوانات، حاوی «مایع» الکتریکیاند.
البته جهشی مؤثر در درک ما از عملکرد مغز، زمانی بدست آمد که گالوانی و دانشمند معاصرش، الساندور ولتا (Alessandro Volta) سالهای (۱۷۴۵ تا ۱۸۲۷) الکتریسیته را با عملکرد دستگاه عصبی مرتبط کردند.
در اواسط قرن نوزدهم بود که توانایی اعصاب و عضلات در تولید پیامهای الکتریکی با انتشار سریع، توسط فیزیولوژیست آلمانی، دوبواریمون (Du Bois Reymond) سالهای (۱۸۱۸ تا ۱۸۹۶) اثبات شد. این کشف انگیزهای مهم برای مطالعه کارکردهای فیزیکی مغز فراهم کرد و شرایط را برای آغاز عصر علمی مدرن در این زمینه مهیا کرد. این عصر در طلیعه قرن بیستم، با شناسایی ماهیت سلولی واحدهای کارکردی کوچک مغز یعنی نورونها، به شکوهمندترین شکل خود
آغاز شد.
ماهیت سلولی واقعی مغز و عملکردهای ذهنی آن، اولین بار به کوشش آناتومیست اسپانیایی دستگاه عصبی و پدر علوم عصبی مدرن، سانتیاگو رامان کاخال (Santiago Ramón y Cajal ـ اسپانیایی) سالهای (۱۸۵۲ تا ۱۹۳۴)، شناسایی شدند. نظریه کاخال مبنی
بر اینکه «مغز، یک ماشین سلولی است» امروزه بسیار عادی و پیش پا افتاده به نظر میرسد، اما در زمان خودش حقیقتاً انقلابی به پاکرد.
در اواخر قرن نوزدهم و سالهای اولیه قرن بیستم اکثر آناتومیستها دستگاه عصبی معتقد بودن در مغز هیچ سلولی وجود ندارد؛ علیرغم اینکه همه قبول داشند تمام اعضا و بافتهای دیگر بدن از سلول ساخته شدهاند.
اما چرا دیدن ساختمان سلولی مغز در زیر میکروسکوپ چنین دشوار بود؟ بخشی از پاسخ این سوال در این نکته نهفته است که سلولهای مغز با هر سلول دیگری در بدن کاملاً متفاوتاند. خود عبارت “سلول” متضمن هم شکلی است؛ یعنی واحدهای ساختاری سادهای که با مرزهایی مشخص از هم جدا میشوند.
بر عکس این تعریف، شکل نورونها در ریخت شناسی، بسیار متفاوت است. آنها زایدههایی بسیار ظریف و شاخه شاخه دارند که از جسم سلولی بیرون زدهاند و با شاخههای بقیه نورونها در هم آمیختهاند. پیچیدگی و تنوع ظاهر فیزیکی آنها از هر سلول دیگری در هر جای بدن بسیار بیشتر است. تمام این موارد تصویر گیجکننده به مغز میدهند، لذا برای آناتومیستهای آن زمان دشوار بود مدلی سلولی و ساده برای ساختمان مغز پیدا کنند. مغز زیر میکروسکوپ صورتی نا امید کننده شبیه یک کلاف سر در گم و در هم پیچیده (یک شبکه یا اصطلاحاً رتیکولوم) به نظر میرسید و برخلاف سایر بافتها هیچ مرز سلولی مشخصی بین اجزایش وجود نداشت.ماشین مغز باید اجزایی داشته باشد و چون کارکرد مغز پیچیده است، تعداد این اجزا باید بسیار باشد. برای درک علوم عصبی باید اجزای کارکردی ساختمان میکروسکوپی مغز شناسایی شوند.
در اواخر قرن نوزدهم، آناتومیست ایتالیایی کامیلو گلژی (Golgi) سالهای (۱۸۴۳ تا ۱۹۲۶) راهی برای مشخص کردن شکل تعدادی اندک از نورونها در هر ناحیه از مغز پیدا کرد. این، یک روش رنگآمیزی بسیار کارآمد بود؛ چون امکان مشاهده نورونها را به صورت مجزا و بدون مزاحمتهای تودهای در هم تنیده از زایدههای شاخه شاخه نورونهای مجاور فراهم میکرد. این روش از اصول شیمیایی فرآیندهای عکاسی استفاده میکرد و نورونهای مجزا را به صورت سایههای تیره و آغشته به نقره آشکار میکرد.
دومین فرضیه کاخال بسیار هوشمندانه بود : نورونها براساس کارکرد، ساختمان قطبی (پولاریزه) دارند. این اولین بار بود که کارکرد مغز صریحاً با ساختارهایی فیزیکی در سطح میکروسکوپی مرتبط میشد. کاخال به این نتیجه رسید که کارکرد نورونها باید با جریان و پردازش اطلاعات در مغز مرتبط باشد. او در مورد شکل رمزگذاری اطلاعات یا چگونگی انتقال آنها از جایی به جای دیگر، فقط میتوانست حدس زند. حرکت اطلاعات در نورون فقط در یک جهت صورت میگیرد؛ از ناحیه ورودی به ناحیه خروجی.
جسم سلولی نورون و زایدههای کوتاهترش موسوم به دندریتها، ورود و دریافت اطلاعات را بر عهده دارند. سپس اطلاعات از طریق بلندترین استطاله جسم سلولی معروفی به آکسون، به ناحیه خروجی و ارسال اطلاعات میرسند. این خروجیها جاییاند که آکسون و شاخههای آن با دندریتها و جسم سلولی یک نورون دیگر تماس پیدا میکنند.
کاخال به تفاوتهای میان مغز موجودات مختلف مثل انسان، کرمها ، حلزونها ، حشرات و از این قبیل علاقه بسیار داشت. او فکر میکرد مقایسه مغز این موجودات، نکات بسیاری را به ما نشان میهد؛ چون تفاوتهای بسیاری بین رفتار و تواناییهای ذهنی موجودات مختلف وجود دارند. بنابراین منطقی است مقایسه مغز این موجودات نشان بدهد اجزای ساختمان مغز چگونه در ایجاد هوش دخالت دارند. قطعاً مغز انسان باید از اجزایی با «عملکرد عالی» برخوردار باشد، در حالی که مغز حشرات اجزای واضح و سادهتر داشته باشد. اما واقعیت آن است که تفاوت بین نورونهای انسان و حشره به هیچ وجه از راز اختلاف هوش انسان و حشره پرده بر نمیدارد. نورونهای حشرات به اندازه نورونهای انسان پیچیدهاند به اندازه نورونها قشر (کورتکس) مغز انسان تنوع دارند.
کاخال تعجب فراوانش از کشف این نکته را این گونه بیان کرد : «عجیب است که کیفیت ماشین ذهن با بالاتر رفتن در سلسله مراتب جانوری افزایش نمییابد. این امر همانند آن است که سعی کنیم کیفیت یک ساعت دیوار بزرگ را با یک ساعت مینیاتوری برابر بدانیم.»
خلاصه قدرتمندترین کامپیوتر شناخته شده جهان (مغز انسان) ـ چهار قسمت اول
از تمدنهای اولیه دانشمندان و پژوهشگران بسیاری برای دریافت حقایقی در مورد مغز انسان و ارتباط میان مغز و ذهن ، مطالعاتی را بر روی مغز انسان شروع کرده که تا عصر حاضر ادامه دارد.دانشمندانی که در زمانهای مختلف با بیان نظریاتی راه علم را تغییر داده و در روند شکلگیری آن تأثیرگذار بودهاند.
این مطالعات به مرور زمان پیشرفتهای چشمگیری داشته و توانسته است تا حدودی راه را برای مطالعات دقیقتر و بیشتر برای ما باز کند.
امروزه درک ما از عملکرد مغز بسیار تغییر کرده است و به نتایج مفید و چشمگیری دست یافتهایم، اینک پذیرفتهایم که مغز و به تبع آن احساس و ادارک و ذهن انسان عالیترین محصول تکامل زیست شناختی است و کارکرد مغز به عنوان ابزاری برای رفتار اجتماعی انسان موضوع بحث امروز جامعه بشری است.
قدرتمندترین کامپیوتر شناخته شده جهان (مغز انسان) ـ قسمت سوم
قدرتمندترین کامپیوتر شناخته شده جهان (مغز انسان) ـ قسمت دوم
قدرتمندترین کامپیوتر شناخته شده جهان (مغز انسان) ـ قسمت اول
فهرست منابع :
[۱] مایکل اوشی، مغز، ویراست دوم، یاسر مالی، نشر افق، تهران، ۱۳۹۲
[۲] کالین بلیکور، ساخت و کار ذهن، ویراست اول، محمدرضا باطنی، فرهنگ معاصر، ۱۳۸۹
[۳] حسین ملک محمدی، “۱۰۰ دانستنی جذاب پیرامون مغز انسان” ، وب سایت زومیت (www.zoomit.ir) ، http://goo.gl/hQPfw1 ، (تاریخ انتشار : ۲۱/۱/۱۳۹۲)
[۴] دادگر، “نورون یا سلول عصبی(مطالب علمی گوناگون)” ، وب لاگ هدف ۹۱ (http://hadaf91.samenblog.com) ، http://hadaf91.samenblog.com/55/ ، (تاریخ انتشار : ۲۳/۱۱/۱۳۹۱)
[۵] کوثر یوسفی ، ” سیناپس synapse” ، وبسایت پژوهشکده باقرالعلوم (http://www.pajoohe.com)، http://www.pajoohe.com/fa/index.php?Page=definition&UID=34866
[۶] ابراهیم برزکار ، ” سیستم عصبی و اختلالات آن، مننژ چیست ” ، وب لاگ cns-pns
(http://cns-pns.persianblog.ir)، http://cns-pns.persianblog.ir/post/47/، (زمان انتشار : ۱۵/۷/۹۱)
[۷] ویکیپدیا (دانشنامه آزاد)، “مخ” ، http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D8%AE،
[۸] ویکیپدیا (دانشنامه آزاد)، “هیپوفیز”
http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%DB%8C%D9%BE%D9%88%D9%81%DB%8C%D8%B2
[۹] سید علی حائری روحانی، فیزیولوژی اعصاب و غدد درونریز، تهران، سمت، ۱۳۸۲، چاپ پنجم، ص ۳۷٫
[۱۰] آرتور گایتون، فیزیولوژی پزشکی، حوری سپهری، تهران، اندیشه رفیع، ۱۳۸۷، چاپ سوم، ص ۵۵۴٫