چگونه مغز می داند که دنبال چه بگردد؟

قشر بینایی مغز حاوی نواحی متعدد مرتبط با هم می‌باشد که مسئول پردازش قسمت‌های متفاوت سیگنال بینایی خام جمع آوری شده به وسیله چشم است. در این تصویر مناطق قشر بینایی مغز مشخص شده است.

مطالعاتی که مشخص کرد، مغز چگونه رنگ و حرکت را پردازش می‌کند توجه زیادی را به خود جلب کرده است

علارقم انتقال مداوم اطلاعات بینایی به مغز، تمرکز بر روی مطالب مهم و مرتبط یک توانایی بسیار جالب توجه است. برای مثال در مسابقات ورزشی، خط حمله یک تیم فوتبال برای رسیدن به گل به تمرکز حواسشان به رنگ و حرکت برای تشخیص سریع رنگ لباس هم تیمی ‌و حریف خود و جهت حرکت آنها به عنوان یک توانایی مهم نیاز دارد. مقدار کمی ‌از چگونگی انجام این فرآیند مشکل مشخص شده است.

اکنون دانشمندان دانشگاه شیکاگو منطقه ای از مغز را یافته اند که به نظر می‌رسد مرکز درک ترکیب رنگ و حرکت می‌باشد. آنها جمعیت استثنایی از نورون‌ها را کشف کرده اند که حساسیتشان نسبت به رنگ‌ها و جهت‌های متفاوت بسته به چیزی که به آن توجه می‌شود فرق می‌کند (به عنوان مثال رنگ قرمز لباس یک مهاجم که به سمت دروازه تیم حریف در حال حرکت است). این مطالعه که در ماه سپتامبر در مجله Neuron به چاپ رسیده است یک پردازش عصبی اصلی را شناسایی کرده است که مرحله اصلی در زمینه زیست شناسی احساسی می‌باشد.

در ادامه با بیونت همراه باشید

پروفسور David Freedman از بخش عصب شناسی دانشگاه شیکاگو می‌گوید:

" بیشتر اشیا در هر صحنه تصویری، مهم نیستند. پس چگونه مغز موارد مهم را شناسایی و به آنها توجه می‌کند؟ ما بر روی ناحیه ای از مغز که به نظر می‌رسید مرکز این پردازش است تمرکز کردیم. این ناحیه این عمل را با تغییر لحظه به لحظه بر اساس چیزی که مورد توجه بود و به صورت بسیار انعطاف پذیری انجام می‌داد."

قشر بینایی مغز حاوی ناحیه‌های متعدد با اتصالات زیاد می‌باشد که مسئول پردازش قسمت‌های متفاوت علائم بصری خام جمع آوری شده توسط چشم است. مشخص شده که اطلاعات اولیه در زمینه حرکت و رنگ از طریق دو ناحیه از این مسیر گذر می‌کنند. اما اینکه چگونه مغز این جریانات را تبدیل می‌کند به چیزی که قابل استفاده برای تصمیم گیری باشد، همچنان نامشخص باقی مانده بود.

برای بررسی این فرآیند دکتر Freedman به همراه دکتر Guilhem Ibos پاسخ نورون‌های خاص را طی یک وظیفه ساده مورد مطالعه قرار دادند. به میمون‌ها یک توالی سریع از تصاویر را نشان دادند. تصویر اول به عنوان راهنمایی که کدام رنگ‌های خاص و جهت‌ها در طول آزمایش مهم هستند دارای گروهی از نقطه‌های قرمز که به سمت بالا در حرکت بودند یا نقطه‌های زرد که به سمت پایین در حرکت بودند، بود. اگر در طول آزمایش این تصویر تکرار می‌شد و میمون اهرمی‌ را می‌کشید جایزه می‌گرفت. تصاویر بعدی ترکیبی از نقاط با رنگ‌های متفاوت که به سمت‌های متفاوت در حال حرکت بودند بود که تصویر اولیه نیز در بین آنها نمایش داده می‌شد.

نورون‌های پویا

دکتر Freedman و Ibos به بررسی نورون‌های ناحیه بین آهیانه ای جانبی (lateral intraparietal area, LIP) پرداخت. این ناحیه به میزان زیادی با ناحیه‌های مغزی فعال در زمینه بینایی، کنترل تحرک و فعالیت‌های ادراکی در ارتباط می‌باشد. در زمانی که افراد مورد مطالعه مشغول انجام وظیفه خود بوده و به دنبال ترکیب خاصی از رنگ و حرکت بودند، نورون‌های LIP بسیار فعال می‌شدند. در حالی که این نورون‌ها هنگامی‌ که فرد در حال تماشای تصاویر بدون داشتن تصویر مورد نظر بود پاسخی نمی‌دادند.

هنگامی‌ که این گروه پاسخ نورون‌های LIP را بیشتر مورد بررسی قرار دادند، کشف کردند که نورون‌ها دارای یک خصوصیت منحصر به فرد هستند. نورون‌های خاص، حساسیت خود را به رنگ و جهت هنگامی ‌که رنگ و جهت مورد نظر در آن آزمایش وجود داشت، تغییر می‌دادند. برای مثال هنگامی‌ که فرد مورد مطالعه به دنبال نقطه‌های قرمزی که به سمت بالا در حرکت بودند می‌گشت، نورون‌ها به میزان زیادی به جهت‌هایی نزدیک به بالا و رنگ‌هایی نزدیک به قرمز پاسخ می‌دادند. هنگامی‌ که این آزمایش بار دیگر به رنگ و جهت دیگری تغییر پیدا می‌کرد، همان نورون به ترکیب جدید پاسخ نشان می‌داد.

دکتر Ibos می‌گوید:

" تغییر در تنظیم وقایع، بسیار پیش از این و در مطالعات به صورت تئوری به اثبات رسیده بود. این اولین باری است که نشان داده شده نورون‌ها در مغز، حساسیت خود را بر پایه خصوصیاتی که برای حل یک تمرین نیاز است تغییر می‌دهند."

دکتر Freedman و Ibos مدلی را برای نشان دادن چگونگی جمع آوری اطلاعات حرکتی و تصویری به وسیله LIP طراحی کرده‌اند. بیشتر توجه آنها به فرآیندی است که طی آن مناطق اصلی مغز، نورون‌های LIP را به صورت انتخابی تحت تاثیر قرار می‌دهند. این گروه معتقد است که این ناحیه نقش مهمی ‌در ایجاد احساس از اطلاعات احساسی اولیه ایفا می‌کند و در تلاش برای فهم بهتر شبکه نورونی فعال در این پردازش در مغز هستند.

دکتر Freedman می‌گوید:

" مطالعه ما بیان می‌کند که این ناحیه از مغز از مناطق مختلف مغز اطلاعات را جمع آوری می‌کند. این ناحیه، داده‌ها (داده‌های بینایی، حرکت و تفکر وابسته به خاطره و تصمیم گیری) را جمع آوری کرده و آنها را به صورتی که به حل مسئله کمک کند ارائه می‌دهد."

منبع: Neuron