کدام قسمت مغز به شما دوچرخه سواری یاد می‌دهد؟
وقتی برای اولین بار دوچرخه سواری می کنید حرکات بدنی شما ناهماهنگ هستند، اما با گذشت زمان نورون‌های حرکتی مغز نوعی کدنویسی بین ذهن و عضله ایجاد می‌کنند.
به گزارش مشرق، همانطور که تجربه کرده اید، در دوچرخه سواری حرکات مرتبط در نهایت چنان ریشه دار می‌شوند که پریدن روی دوچرخه تقریباً خودکار به نظر می‌رسد.
در مطالعه‌ای که این هفته در Neuron منتشر شد، یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر سیمون چن از دانشکده پزشکی اوتاوا، بینش‌های جدید و ارزشمندی را در مورد این معمای پایدار علم اعصاب ارائه می‌کند.
آزمایشگاه او بر روی کشف چگونگی رمزگذاری و ذخیره خاطرات در مغز متمرکز است، به ویژه یادگیری حرکتی، فرآیند پیچیده نحوه حرکت و هماهنگ کردن عضلات بدنمان برایش حائز اهمیت است.
با این آخرین مطالعه، تیم تحقیقاتی دکتر چن مکانیسم‌های مربوط به تنظیم فرآیند اکتساب و تثبیت حافظه حرکتی را در طول تمرینات تکراری بررسی کردند.
دکتر چن، رئیس تحقیقات مدارهای عصبی و رفتار کانادا، می‌گوید: یافته‌های این مطالعه می‌تواند برای توسعه اهداف درمانی مفید باشد که می‌تواند به بهبود عملکرد حرکتی در بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون، سکته مغزی یا آسیب مغزی کمک کند. این دریافت‌ها مهم است، زیرا بازیابی هماهنگی حرکتی و بازیابی حرکات از دست رفته برای این افراد نبرد بسیار دشواری است.
او می‌گوید: اگر درک کنیم چگونه کسب مهارت‌های حرکتی در مغز تنظیم می‌شود، شاید روزی بتوانیم به بیماران مبتلا به سکته مغزی یا بیماری پارکینسون کمک کنیم تا این مهارت‌ها را در طول فرآیند توانبخشی به دست آورند.
این مطالعه بر روی موش‌ها متمرکز بود، با محدود کردن حرکات سر موش‌ها در مرحله تصویربرداری، که به دانشمندان اجازه می‌دهد مغز را با وضوح تک سلولی بررسی کنند، این تیم به حیوانات آموزش داد تا یک کار حرکتی خاص را انجام دهند.
موش‌ها یک گلوله غذا را از یک نگهدارنده تحویل موتوری بگیرند. در ابتدا، موش‌ها هنگام گرفتن گلوله آزمایشی دست و پا چلفتی بودند.
محققان با استفاده از DeepLabCut، یک جعبه ابزار نرم‌افزار یادگیری عمیق که ویدیوی ضبط حرکت را با هوش مصنوعی ترکیب می‌کند، تجزیه و تحلیل دقیقی از حرکات حیوانات انجام دادند.
آن‌ها دریافتند که با تکرار و زمان، موش‌ها حرکات کلیشه‌ای برای دستیابی یاد می‌گیرند که به آن‌ها امکان می‌دهد در نهایت غذا را به راحتی حفظ کنند.
این تیم می‌خواستند فعال شدن نورون‌های مخصوص این حرکات دستیابی و درک را ببینند و شکل‌گیری مسیرهای سیناپسی در مغز را در زمان وقوع مشاهده کنند.
دکتر چن، دانشیار دپارتمان پزشکی سلولی و مولکولی دانشکده پزشکی می‌گوید: ما توانستیم تغییرات مغز را در زمانی که موش‌ها واقعاً این کار را یاد می‌گرفتند، نظارت کنیم.
تیم او با استفاده از تصویربرداری دو فوتونی، نوعی میکروسکوپ که امکان تجسم بافت زنده در مقیاس میکرومتری را فراهم می‌کند، توانست سازماندهی مجدد خارهای دندریتیک را در میان نورون‌های تحریک‌کننده در قشر حرکتی اولیه مشاهده کند.
با بزرگنمایی سطح سلولی، محققان دریافتند که یادگیری حرکتی به طور انتخابی بیان یک "عامل رونویسی" وابسته به فعالیت به نام NPAS4 را در قشر حرکتی اولیه القا می‌کند.
دکتر چن می‌گوید: آنچه این یافته‌های جدید آشکار می‌کند این است که بیان این عامل رونویسی باعث ظهور یک مجموعه نورون بازدارنده مرتبط با یادگیری می‌شود که مهار را در قشر حرکتی اولیه تعدیل می‌کند و فرآیند سازماندهی مجدد ستون فقرات دندریتیک را در بین نورون‌های تحریک کننده در طول یادگیری تنظیم می‌کند.
در واقع NPAS4 تغییرات ژنی را در نورون‌های بازدارنده تنظیم می‌کند که فعالیت این نورون‌ها را کنترل می‌کنند، شبیه به روشی که یک نوار لغزنده صدا بلندگوهای لپ‌تاپ را کنترل می‌کند.
این تیم دریافتند که بیان فاکتور رونویسی NPAS4 در نورون‌های بازدارنده کلیدی است برای اینکه چگونه مغز شما گزینه‌هایی را برای تشکیل قوی‌ترین خاطرات حرکتی برای حرکات خاص به دست می‌آورد و باید به طور مداوم بیان شود تا آن خاطرات جا افتاده، در مغز شما هنگام انجام تمرینات تکراری اصلاح شوند.
منبع: باشگاه خبرنگاران