۱۸ کشف شگفت‌انگیز درباره مغز در سال ۲۰۲۳

شاید اسرارآمیزترین عضو بدن ما مغز باشد که علی‌رغم ساعت‌های بی‌شماری که صرف تلاش برای رمزگشایی از عملکرد درون آن شده است، همچنان دانشمندان را شگفت‌زده می‌کند. هر کشف جدیدی درباره مغز هزاران سوال جدید را به دنبال خود می‌آورد. در ادامه به نقل از وب‌سایت لایوساینس، ۱۸ کشف شگفت‌انگیز درمورد مغز آمده است که که در سال ۲۰۲۳ به آن‌ها دست پیدا کرده‌ایم.

در ماه ژانویه، دانشمندان کشف نوعی سپر را در مغز توصیف کردند که به پاکسازی مواد زائد کمک می‌کند و به‌عنوان پست مراقبت برای سلول‌های ایمنی عمل می‌کند. به‌نظر می‌رسد این حفاظ نازک به کنترل جریان پروتئین‌ها و مولکول‌ها بین محفظه‌های مختلف حاوی مایع مغزی‌نخاعی کمک می‌کند. مایع مغزی‌نخاعی مایعی بی‌رنگ است که در اطراف مغز و درون مجاری این عضو جریان دارد.

با وجود اینکه ۵۰۰ میلیون سال تکامل، انسان و ماهی مرکب را از هم جدا می‌کند، مغزهای ما به روش مشابه با مغز این سفالوپودها رشد می‌کند. دانشمندان این موضوع را با نظارت بر سلول‌های بنیادی به نام سلول‌های پیش‌ساز عصبی در رویان درحال رشد ماهی مرکب کشف کردند. برای ایجاد شبکیه چشم ماهی مرکب یعنی جایی که بیشترین بافت عصبی این جانور در آن وجود دارد، این سلول‌ها باید ابتدا ساختار طولانی و متراکمی را تشکیل دهند که در جریان رشد عصبی مهره‌دارانی نظیر انسان نیز به چشم می‌خورد.

پژوهشگران در اوایل امسال این موضوع را آشکار کردند که ژن‌هایی که انسان را قادر می‌سازد مغزهای بزرگی رشد دهد، ممکن است در اصل از دی‌ان‌ای زائد (به‌عبارت‌بهتر، دی‌ان‌ای بدون رمز) منشا گرفته باشند که پروتئینی را کد نمی‌کنند. در مقطعی از تکامل انسان و پس از جدا شدن ما از نخستی‌سان‌های دیگر، برخی از این دی‌ان‌ای زائد توانایی رمزگذاری پروتئین را به دست آوردند. در آزمایش‌های حیوانی و آزمایش‌های انجام‌شده در ظرف آزمایشگاهی، چندین نمونه از این ژن‌ها شناسایی شده است که به‌نظر می‌رسد برای تقویت رشد مغز مهم باشند.

دانشمندان از ارگانوئیدهای مغزی (مدل‌های سه بعدی مینیاتوری مغز) برای ترمیم آسیب‌های مغزی در موش استفاده کردند. این ارگانوئیدها از سلول‌های بنیادی انسان رشد داده شده بودند و به قشر بینایی موش‌ها پیوند زده شدند. قشر بینایی ناحیه‌ای از مغز است که اطلاعاتی که از چشم‌ها وارد می‌شود، اول در آن‌جا پردازش می‌شود. پژوهشگران امیدوارند بتوانند این روش را روی انسان‌ها به کار ببرند اما راه طولانی تا رسیدن به این هدف در پیش است.

براساس مطالعه‌ای روی افرادی با زبان مادری آلمانی و عربی که ماه فوریه منتشر شد، زبان مادری ممکن است بر نحوه پیوند مراکز پردازش اطلاعات درون مغز تاثیر داشته باشد. تفاوت‌ها در مغز شرکت‌کنندگان مطالعه به تفاوت‌های زبانی بین زبان‌های مختلف نسبت داده شد. با‌این‌حال، برای آشکار شدن این موضوع که چگونه ویژگی‌های فرهنگی گفتگو ممکن است بر ساختار مغز تاثیر داشته باشد، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.

روانگردان‌ها به‌عنوان درمانی برای افسردگی مقاوم در برابر درمان، امیدوارکننده ظاهر شده‌اند و دانشمندان فکر می‌کنند علت ممکن است این باشد که ترکیبات روانگردان به سلول‌های مغز حمله می‌کنند.

داروهای روانگردان، مانند LSD، DMT و سایلوسایبین می‌توانند به گیرنده‌های پیام‌رسان شیمیایی سروتونین متصل شوند، اما نکته مهم این است که آن‌ها می‌توانند در خارج و درون سلول‌ها به این گیرنده‌ها متصل شوند. ازنظر تئوری، داروهای روانگردان ممکن است به کلیدهایی دست پیدا کنند که داروهای ضدافسردگی مرسوم که عموما غلظت سروتونین را در خارج از سلول‌ها افزایش می‌دهند، نمی‌توانند به آن‌ها دست پیدا کنند. شاید به همین دلیل است که داروهای روانگردان مغز را به سمت ایجاد اتصالات جدید سوق می‌دهند.

اختاپوس‌ها نوعی موج مغزی را تولید می‌کنند که پیش از این در هیچ حیوان دیگری حتی در انسان‌ها دیده نشده بود. این امواج مغزی طولانی‌مدت با استفاده از الکترودهایی ثبت شد که در مغز اختاپوس‌هایی که به‌طور آزادانه حرکت می‌کردند، کاشته شده بود. دانشمندان هنوز از عملکرد این امواج مغزی منحصربه‌فرد اطمینان ندارند و نمی‌دانند که آیا آن‌ها با رفتار خاصی مرتبط هستند یا خیر.

پژوهشگران کشف کرده‌اند که مغز افراد مبتلا به درد مزمن الگوهای نوسانی از فعالیت را نشان می‌دهد که می‌تواند با تجربه ذهنی آن‌ها از درد ارتباط داشته باشد. رمزگشایی از این الگوها می‌تواند روزی به پزشکان کمک کند تا با درمان‌های هدفمند آن‌ها و درنتیجه درد بیماران درمان کنند.

در اولین جراحی از نوع خود، پزشکان قبل از تولد رگ خونی ناهنجار را در مغز جنین ترمیم کردند. این ناهنجاری در حدود ۱ مورد در هر ۶۰ هزار تولد رخ می‌دهد و معمولا پس از تولد تحت درمان قرار می‌گیرد که گاهی برای پیشگیری از آسیب یا مرگ بسیار دیر است. در ماه مارس، پزشکان موفق شدند این ناهنجاری را در رحم مادر درمان کنند.

دانشمندان در ماه می آشکار کردند که مغز افراد در آخرین دقایق زندگی شان انبوهی از فعالیت را تولید می‌کند و این موج الکتریکی ممکن است منعکس‌کننده تجربیات آگاهانه باشد. البته این موضوع هنور اثبات نشده است. ممکن است تجربیاتی مانند رفتن به سمت نور یا گذشتن زندگی از مقابل چشمان فرد درحال مرگ ناشی از این موج فعالیت یا به گفته‌ی برخی از کارشناسان، شاید صرفا فعالیت الکتروفیزیولوژیک نابه‌جا باشد.

سیگنال‌های مارپیچی کشف‌شده در مغز انسان ممکن است به سازماندهی فعالیت پیچیده این عضو کمک کند. مارپیچ‌ها امواج مغزی هستند که از سطح مغز عبور می‌کنند و حول نقاط مرکزی می‌چرخند. طبق فرضیه دانشمندان، این مارپیچ‌ها ممکن است به‌عنوان پل ارتباطی بین قسمت‌های مختلف مغز عمل کنند.

دانشمندان کلیدی را برای میل جنسی در مغز موش‌های نر کشف کردند و فکر می‌کنند مرکز کنترل مشابهی ممکن است در مغز انسان‌ها نیز وجود داشته باشد، اگرچه هنوز چنین مداری را پیدا نکرده‌اند. معکوس کردن کلید موش‌های نر را به جفت‌گیری با ماده‌ها و اجسام بی‌جان سوق داد و همچنین زمان استراحت موردنیاز بین روابط جنسی را کاهش داد. درحال‌حاضر مدار مشابهی در مغز موش‌های ماده پیدا نشده است.

در ماه اوت، دانشمندان گزارش کردند که توانسته‌اند امواج مغزی افراد را بخوانند و آهنگ معروف «آجری دیگر در دیوار» پینک فلوید را که داوطلبان در جریان ضبط‌های مغزی خود به آن گوش داده بودند، بازسازی کنند.

وقتی نزدیک است خاطره‌ای کاذب یا خاطره‌ای را به یاد آورید که در آن، رویدادها واقعا اتفاق نیفتاده است، فعالیت مغز به شکل مشخصی تغییر می‌کند. دانشمندان اخیرا کشف کرده‌اند این امر به طور خاص در هیپوکامپ اتفاق می‌افتد که منطقه کلیدی برای حافظه است.

ساختار مغز در طول چرخه قاعدگی دچار تغییرات ظریفی می‌شود. این تغییرات در ریزساختار ماده سفید مغز و همچنین ضخامت ماده خاکستری ظاهر می‌شود. درحال‌حاضر مشخص نیست که آیا این تغییرات مغزی بر شناخت یا خطر ابتلا به بیماری‌های مغزی تاثیر دارد یا خیر؛ اما این پژوهش می‌تواند مقدمه کشف چنین اکتشافاتی در آینده باشد.

اولین نقشه کامل مغز یک حشره حاوی ۳۰۱۶ نورون است. اطلس مغز مگس میوه که طی ۱۲ سال تکمیل شده است و سرانجام در ماه ژوئن منتشر شد، تمام ارتباطات فیزیکی میان هزاران سلول را نشان می‌دهد. این دستاورد می‌تواند راه را برای ایجاد سیستم‌های پیشرفته‌تر هوش مصنوعی هموار و به دانشمندان در رمزگشایی ساختارهای مشابه در مغز انسان کمک کند.

امسال دانشمندان دقیق‌ترین اطلس از مغز انسان را با جزئیاتی از آرایش ۳۳۰۰ نوع سلول مغزی که تعداد کمی از آن‌ها قبلا شناسایی شده بودند، منتشر کردند. نیمی از اطلس مذکور از نورون‌ها (سلول‌های مغزی که ازطریق پیام‌های شیمیایی و الکتریکی با هم ارتباط برقرار می‌کنند) و نیم دیگر از سلول‌های غیرعصبی تشکیل شده است.

برای اولین بار دانشمندان ارگانوئید مغزی را به سیستم هوش مصنوعی متصل و از این کامپیوتر ترکیبی برای انجام وظایف و محاسبات استفاده کردند. این آزمایش می‌تواند راه را برای ساخت کامپیوترهای زیستی هموار کند؛ دستگاهی که از ترفندهای زیستی استفاده می کند تا ازنظر انرژی از کامپیوترهای استاندارد کارآمدتر شود.