بزرگ ترین نقشه عالم

فکرش را بکنید که اگر یک دستگاه کالباس بری را به یک آپارات وصل کنیم چه موجود عجیب و غریبی از کار درمی آید. یک چنین وسیله ای در اتاق بی روزنه ای در شهر کمبریج در ایالت ماساچوست ایالات متحده آمریکا وجود خارجی دارد. این دستگاه هر بار که به کار می افتد روزهای زیاد وزوزکنان به کارش ادامه می دهد و کسی به کارش کاری ندارد و فقط «ناراینن کاستوری» (1) اهل هندوستان است که برخی اوقات یک سری به آن می زند. این آقا با آن موهای لخت و جذابش بعضی وقت ها می آید و نوارهایی که این مخلوق عجیب و غریب از خود بیرون ریخته بررسی می کند. او دانشجوی فوق دکترا در دانشگاه هاروارد است.
شاید بعید به نظر برسد، اما آنچه در این آزمایشگاه می گذرد ممکن است انقلابی در علوم اعصاب برپا کند. در طول نوارهای خارج شده از دل دستگاه هر سانتی متر به سانتی متر نقطه های ریزی دیده می شود که هر کدام از نقاط در واقع یک لایه ی برش خورده از مغز موش است؛ لایه ای که ضخامت آن در حد یک هزارم ضخامت ورق های آلومینیومی آشپزخانه است. یکی از این حلقه های نواری به خصوص شامل شش هزار لایه مغز موش است. این همه لایه ی برش خورده فقط محصول یک تکه کوچک مغز در حد یک دانه نمک است.
اما بعداً این برش های مغزی به وسیله ی یک میکروسکوپ الکترونی خودکار به تصاویری دیجیتالی تبدیل خواهند شد. سپس رایانه ای هست که تصاویر حاصل را یک به یک می بیند و بر اساس آن طرح قرارگیری یاخته های عصبی بر روی هر برش را شکل می دهد. آنگاه رایانه که این شکل های به دست آمده را روی هم بچیند برایش تصویر سه بعدی یاخته های عصبی بازآفرینی می شود و آنگاه ما آن را در اختیار خواهیم داشت.
در قاموس واژگان علوم اعصاب واژه ی کانِکتوم (2) را برای نامیدن تصویر کلی نهایی برگزیده اند. می گویند «کانکتوم موش» همان طور که برای توالی ژنتیکی کامل یک جانور می گفتند «ژنوم» فلان جانور یا برای نامیدن تمام پروتئین های به همان جاندار می گفتند «پروتئوم» و نام های دیگری از این قبیل. [به نظر من با تکیه بر نمونه ی برگزیده ی فارسی برای «ژنوم» که «ژنگان» است و با ترکیب آن با واژه ی «همایه» که برابر «سیناپس» قرار داده اند، برای این معنی تازه می توان از «همایگان» بهره برد. (م)]
این آدم ها انگار دارند در دنیای اسطوره ها کار می کنند. کارشان کار عظیمی خواهد بود اگر به سرانجام برسد. اگر همایگان کامل موش را به دست بیاورند حجم داده های آن آن قدر زیاد خواهد بود که صدها برابر تمام اطلاعاتی است که گوگل روی رایانه های خود دارد. البته این نظر «جفری لیکتمن» (3) است، دانشمند کالباس شناس اعصاب که رهبری گروه پژوهشگران اسطوره ساز را در دانشگاه هاروارد بر عهده دارد؛ و هنوز آغاز راه است. این تلاش ها در حد یک دست گرمی است برای کار اصلی که از لحاظ مرتبه ی بزرگی حداقل چهار مرتبه بزرگ تر خواهد بود و آن کار چیزی نیست جز: تهیه ی نقشه «همایگان» انسان.
حدود 100 میلیارد یاخته ی عصبی که هر کدام تا ده هزار همایه ممکن است داشته باشند پیچیده ترین شیء شناخته شده در عالم هستی، یعنی مغز انسان، را پدید آورده است. پروژه ی تهیه ی نقشه ای از این پدیده ی عظیم شاید که بلندپروازانه ترین کار بشر از روز نخست باشد که البته اکنون دست یازیدن به آن برای ما ممکن و مقدور نیست. اما جای امیدواری است که به مدد پیشرفت و شتاب مدام در علوم محاسباتی و فناوری زیستی، امروز می توانیم اولین قدم ها را، هر چند لرزان، برای دست یافتن به طرحی مقدماتی از آن نقشه ی نهایی برداریم.
چالش هایی که در این آزمون با آن روبه رو هستیم عظیم است، امام در عین حال دستاوردهای ثانوی آن نیز احتمالاً بسیار چشمگیر خواهد بود. حتی اولیه ترین و مقدماتی ترین نسخه از نقشه ی جامع مغزی نشان خواهد داد که چگونه مدارات مغزی ما تحت تأثیر عملکرد ژن ها و نیز تجربیات بی شمار زندگی شکل می گیرد و انحصار به فرد هر یک از ما را به وجود می آورد. این نقشه را که در اختیار بگیریم می توانیم در آن بگردیم و سرنخ بسیاری از ناهنجاری ها مثل درخودماندگی (یا اوتیسم) و شیزوفرنی و یا حتی اعتیاد را بیابیم و دانش خود را در مورد این اختلالات عمیق تر کنیم. این روزها همه دارند این گونه ناهنجاری ها را به اختلال در شبکه پیوندهای یاخته های عصبی نسبت می دهند یا به عبارت تخصصی آنها را مشکلات ناشی از پیوند پریشی می دانند. [پیوند پریشی را برابر با اصطلاح connectopathy به کار برده ام.(م)] اما درک ماهیت دقیق این بیماری ها که سهل است، چه بسا بتوانیم پدیده های اسرارآمیزی مثل هشیاری و هوش را نیز حلاجی کنیم و به تمامی دریابیم. «رابرت مارک» از دانشگاه یوتا در سالک لیک سیتی یک دانشمند بینایی شناس است. بینایی شناس کسی است که تخصصش شناخت چشم و بینایی و چگونگی دیدن و درک مشاهدات است. او می گوید ما در حدود نیم قرن منتظر درآویختن با مسئله ای بودیم که اکنون پیش روی ما قرار گرفته و امروز شاید بتوانیم آن را پاسخ گوییم.
چند دهه ای است که روش های جدید تصویربرداری لایه لایه به کمک دانشمندان آمده است تا بتوانند مغز زنده را هنگام فعالیتش زیر نظر بگیرند. تصویرپردازی با روش تشدید مغناطیسی (یا همان ام آر آی) یکی از آنهاست و تصاویری ایجاد می کند که در آنها با جزئیات زیاد می توان درون کالبد اعضای مختلف بدن را مشاهده کرد. همین روش را ارتقا داده اند و از آن برای مشاهده تغییرات مقدار جریان خون در بافت های مختلف بدن از آن استفاده می کنند. با این روش جدید که تصویرپردازی از عملکردها با روش تشدید مغناطیسی (یا اف ام آر آی) نام دارد، پژوهشگران مغز فرد را مشاهده می کنند و به صورت زنده می بینند که تغییرات حجم خون در بخش های مختلف در حینی که فرد فعالیت های فکری مختلفی انجام می دهد بر چه روالی است. اگر فرض را بر این بگذاریم که هر چه یاخته های عصبی یک قسمت بیشتر کار کنند، خون بیشتری باید به آن قسمت برسد، پس می توان متوجه شد که در حالی فرد دارد فعالیت فکری خاصی انجام می دهد همان بخش هایی از مغز که جریان خون زیادی در آنها متمرکز شده است مشغول انجام آن فعالیت می باشند.
اکنون و با کمک فنون نوین، گنجینه دانش ما از آنچه در مغز می گذرد بسیار غنی شده است اما متأسفانه این روش های تصویر برداری ماهیتاً برای فهم چگونگی اتصالات درون مغز به ما هیچ کمکی نمی کنند. در تصاویر حاصل از این روش ها بافت مغز انگار که خامه ی داخل یک نان خامه ای است. مثل توده ای دیده می شود که فقط قسمت های مختلف آن رنگ های مختلفی دارند. اما ما می دانیم که مغز مجموعه ی درهم تنیده ای است از یاخته های عصبی که تارهای بلند و کوتاه آنها در هم فرو شده است. البته یک استثناء هم وجود دارد. یعنی در یک مورد می دانیم که در مدارات عصبی چه خبر است آن هم در مورد یک کرم یک میلی متری خاک نشین است که نام علمی آن «سینِرابدایتیس الگانز» (4) است. از قرار معلوم این کرم 302 یاخته ی عصبی دارد که میان آنها 9 هزار همایه برقرار است. شاید نتوانید باور کنید که کار روی شبکه ی یاخته های عصبی این جانور را در دهه ی 1970 و با تجهیزات نسبتاً اندک آن روز آغاز کردند. پیکر کرم بینوا را به هزاران برش بریدند و هر برش را زیر میکروسکوپ الکترونی قرار دادند تا از آن تصویری تهیه کنند. در آن روزها فناوری مثل امروز پیشرفته نبود. آن ها برش های ظریف بدن کرم را بر روی قطره ی آب شناور می کردند. بعد به نوک یک خلال دندان یک تار مژه ی انسان را می چسباندند تا با این ابزار بتوانند با آن برش های کوچک کار کنند. اما تماس برش ها با آن مژه گاه موجب در هم پیچیدن یک برش می شد و آنها مجبور بودند آبی که دورادور آن برش را فراگرفته بود از اطراف فشار دهند تا بلکه آن برش کوچک به حال قبل برگردد. حالا همه این ها به کنار، آن برش های ریز بر روی یک قطره ی آب تقریباً غیر قابل رؤیت بودند. با این اوصاف قابل درک است که چرا چهارده سال طول کشید تا آنها موفق شدند کارشان را به پایان برسانند و نقشه ی مدارات مغز کرم را آماده کنند. نتیجه ی این کار بزرگ در یک مقاله ی 446 صفحه ای با عنوان «ذهن یک کرم» منتشر شد (کارنامه ی فلسفی انجمن سلطنتی، B، شماره 314، ص 1)(5).
اما از آن زمان تاکنون چه بسیار که نیروی فناوری انسانی فزونی گرفته است و دیگر مژه ی انسان جزو ابزارهای آزمایشگاهی به شمار نمی رود! و اکنون اهالی هاروارد که تلاش می کنند با آن دستگاه آپارات مانندشان از مغز تصویری بسازند در این کار بزرگ دست تنها نیست. هر روز که می گذرد می بینی که فردا تجهیزات جدید و بهتری پیدا شده است. تا همین یک سال پیش اگر می خواستی یک میلی متر مکعب از مغز یک موش بیچاره را به پنجاه هزار تصویر تبدیل کنی، 90 سال وقت می خواست اما امروز با روشی که این گروه پیش گرفته اند همان کار را می توانند ظرف 9 سال انجام دهند. تازه فناوری های قوی تر و نوتر هنوز در راهند. اما حتی امروز هم فکر این که نقشه ای از تمام مغز یک پستان دار تهیه شود آرزویی دست نایافتنی می نماید. در عوض می توانیم فعلاً سرگرم این باشیم که با نقشه برداری از مناطق خاص و محدودی از مغز ببینیم که آیا می توان پاسخی برای مشکلات شناخته شده ی مغزی از رهگذر بررسی مدارات آن بخش به دست آورد یا نه. مثلاً کاستوری هم اکنون در خیال آن است که اگر بتواند با تهیه همایگان از مخچه ی موش به چنین بررسی هایی بپردازد. مخچه ی موش که ظاهری مثل کلم دارد در پایه ی مغز قرار گرفته و خیلی ظریف حرکات جانور را تحت فرمان دارد. از سوی دیگر رابرت مارک، همان بینایی شناسی که قبلاً گفتیم، بر روی شبکیه ی چشم تمرکز کرده است. این پرده ی کوچک که در انتهای هر کره ی چشم قرار دارد یک بافت انباشته از تارهای عصبی است که می توان آن را یک انشعاب از مغز به حساب آورد که قدری از خود مغز فاصله گرفته است. وی به این امید است که شاید بتواند از قِبَل بررسی مدارات عصبی شبکیه علت و ریشه بروز نابینایی را در بیماری هایی از قبیل آب سیاه و التهاب رنگ دانه ای (6) بیابد. بر و بچه های او آماده ی انتشار نتایج کارشان هستند که در آن نقشه پیوندهای عصبی موجود در یک تکه از شبکیه چشم خرگوش به قطر یک چهارم میلی متر را تهیه کرده اند. همین تکه خیلی خیلی کوچک 600 یاخته عصبی در خود دارد. در یک مرکز علمی دیگر، یعنی مؤسسه ی فناوری ماساچوست، سراغ سهره ی راه راه رفته اند. کار بر عهده ی «سباستین سِ اونگ»، یک دانشمند علم اعصاب محاسباتی، است که با لیکتَمن همکاری می کند و به اتفاق مشغول نقشه برداری از بخشی از مغز این پرنده هستند تا به دست آوردن همایگان آن بخش شاید بتوانند از روی الگوهای پیوند میان یاخته های آن بخش، نُت های آواز پرنده را بخوانند، البته ممکن است شما چنین کاری را بسیار خاص یا خیلی عجیب و غریب تصور کنید، اما بدانید که هدف اصلی چیز دیگری است. اگر آنها در انجام این کار موفق شوند، تاییدی جدی خواهد بود بر این که روزی خواهیم توانست از روی مغز یک انسان خاطرات او را بخوانیم.
این جور کارها از همه بیشتر مورد توجه طرفداران «فرابشریت» (7) است. اینها همان کسانی هستند که قصد کرده اند تا بهره گیری از فناوری نوین به انسان زندگی جاوید ببخشند. آنان بر این تصورند که اولین گام برای آنکه بتوانیم از مغز انسان نسخه برداری کنیم و آن را به رایانه انتقال دهیم، همین فن یا دانش «همایگان پردازی» است. [همایگان پردازی را برابر با اصطلاح connectomis به کار برده ام.(م)]
شاید بنیاد «جایزه ایکس» را بشناسید، بنیادی است که بر سر ایجاد فناوری های نو و اختراعاتی که برای نوع بشر سودمند باشند مسابقاتی برگزار می کند. مثلاً اولین جایزه ی آن ده میلیون دلار برای سفر فضایی غیر دولتی بوده است.(8) حالا بنیادی دیگر به نام «نگهداری مغز» جایزه ای جمع و جورتر و 106 هزار دلاری گذاشته است برای آزمایشگاهی که بتواند اولین روش حفظ مغز کامل یک پستاندار در لحظه ی مرگ را ابداع کند. هدف این است که تلاش کنند یک مغز مرده را درست مانند آخرین لحظات حیات دست نخورده حفظ کنند تا بتوانیم همایگانش را پس از مرگ بخوانیم. تا اکنون، یا به خاطر جایزه ی مختصر آن نسبت به جایزه ی ایکس بوده است، یا به دلیل آوازه عجیب و غیرعادی پیروان فرابشریت، به هر حال دانشمندان علوم اعصاب توجه و اقبالی به جایزه ی نگهداری مغز نشان نداده اند. آقای کاستوری از همین قبیل است: «برای من این چیزها اصلاً جذابیتی ندارد. من با استفاده از همایگان پردازی، بیشتر دنبال تعالی علم زیست شناسی هستم.»
اما از این حرف ها که بگذریم این رویکردی که برای نقشه برداری از مغز پیش گرفته اند، یعنی نقشه برداری سلول به سلول، منتقدانی هم دارد. یکی از منتقدان دانشمندی است پی زیست شناس (یا زیست شناس اعصاب) به نام چارلز گیلبِرت که در دانشگاه راکفِلِر در نیویورک کار می کند. او اصرار دارد بر این که همایه های مغز مدام در حال تغییرند. معلوم کرده است که در قشر مغزِ موش ها همایه ها در هر هفته حدود هفت درصد دستخوش دگرگونی می شوند. احتمالاً حق با او باشد که می گوید: «ممکن است بتوان در یک لحظه از شبکه ی همایه ها عکس گرفت. اما هیچ تضمینی نیست که وضعیتی که در آن عکس می بینیم در مرور زمان ثابت باشد.»
یک ایراد دیگر که بر این رویکرد مترتب است این که اگر یک ذره از مغز را انتخاب کنیم و نقشه ی آن را هم تهیه کنیم، آن وقت هزاران یاخته ی عصبی هستند که ممکن است از اقصی نقاط مغز آینده باشند و فقط پایانه ی آنها در این تکه از مغز است و در هنگام جدا کردن این تکه بریده شده اند و معلوم نیست که سر آنها در کجا قرار داشته است. ولی از قرار معلوم نیویورکی ها عَلَم انتقاد برداشته اند. از دانشگاه نیویورک، «آنتونی ماوشن» (9) که یک کار اندام شناسِ اعصاب است نیز همین ایراد را به بیانی دیگری می آورد که: «عمده ی اطلاعاتی که در هر تکه از مغز ساخته و پرداخته می شود، مواد خامش از نقاطی دور وارد شده، محصول آن نیز به نقاطی دور در مغز ارسال می شود.»
اینها ایرادات معقولی است و باعث شده که گروهی دیگر پیدا شوند و نگرشی دیگر را دنبال کنند. اینان قدمی عقب تر می روند تا تصویر بزرگتر و جامع تری از مغز را ببینند. اینها به جای اینکه بنشینند و نقشه ی ارتباطات تک تک سلول های عصبی مغز را تهیه کنند، فقط سرگرم نقشه برداری از ارتباط های راه دور هستند. تمثیل خوبی از کار ایشان مانند این است که انگار دارند نقشه ی بزرگراه های بین شهری را تهیه می کنند و به مسیرهای محلی کاری ندارند.
اما مغز به گونه ای خاص مداربندی شده است. خارجی ترین لایه، یا همان قشر مغز، متشکل از بدنه ی اصلی سلول های عصبی است و البته آن گروه از شاخه های کوتاه آنها که با سلول های همسایه ارتباط برقرار می کنند. در زیر قشر مخ ناحیه ای است که زائده های طویل یاخته های عصبی قشر، که به آنها آسه یا آکسون می گوییم، امتداد یافته اند و به سوی نواحی دور و نزدیک مغز می روند و اتصال هایی برقرار می کنند. این آسه های دراز یک روکش ویژه دارند که باعث می شود انتقال نوسانات الکتریکی در آنها بهتر انجام گیرد. نام آن غلاف میلین است و رنگ روشنی دارد. به همین خاطر است که لایه ای که زیر قشر مغز قرار گرفته هم رنگ روشنی دارد و به آن «ماده ی سفید» مغز لقب داده اند. در مقابل، قشر مغز که جسم سلولی یاخته های عصبی در آن تجمع کرده «ماده ی خاکستری» نامیده می شود.
یک روشی که برای ترسیم نقشه ی مسیرهای آسه ها به کار می برند بیش از صد سال سابقه دارد. در این روش به دوران سلول های یک نقطه از مغز رنگ تزریق می کنند و بعد منتظر می نشینند و نگاه می کنند که این رنگ چگونه در مسیرهایی و در فواصل مختلف در رگه هایی می دود و پیش می رود. حالا یک نفر آمده و این روش را خودکار و ماشینی کرده و با آن رنگ را در 500 نقطه از مغز موش تزریق می کند و بعد مسیرهای حرکت آن را دنبال می کند. او «پارتا میترا» (10) اهل هند است که در آزمایشگاه «کُلد اسپرینگ هاربر» کار می کند. او ادعا می کند که چیزی نمانده تا نسخه پیش نویسی از مغز موش را همین امسال (البته منظور سال 2011 است) تکمیل کند و تصمیم دارد از همین روش در تهیه ی نقشه ی مغز انسان نیز استفاده کند، البته با کار روی مغز افراد در گذشته، او می گوید: «ما تلاش می کنیم که بر اساس یک برنامه ی عمل گرا و واقع بینانه پیش برویم که مقصود نهایی آن تمام مغز است.»
و اما راه های تازه تری هم برای ردیابی مسیرهای ارتباطی فاصله دار مغز پیدا شده است که دیگری نیازی نیست رنگ های مضر و سمی به داخل مغز تزریق کنیم یا آن مغز بینوا را برداریم و مثل کالباس ببریم! این بسیار عالی است چرا که بالاخره ما را قادر خواهد ساخت که کار خودمان را بر روی مغزهای زنده بیازماییم. مبنای نظری یکی از روش های نوین این واقعیت است که مولکول های آب در طول آسه ی یاخته های عصبی خیلی راحت تر می کنند، یا به عبارتی منتشر می شوند، تا در عرض غلاف میلین که بافتی چرب دارد. در سال 2007 این روش به جهان علم معرفی شد. روشی که نام آن را «ام آر آی انتشاری» (11) گذاشتند و این قابلیت را دارد که نحوه ی جنبش و تصادم میان میلیون ها میلیون مولکول آبی که در مغز انسان وجود دارند را آشکار کند. یک شیوه ی کارآمد برای خواندن فکر مردم. بدین طریق و بر اساس جهت انتشار مولکول های آب که گفتیم در راستای آسه ها به راحتی جابه جا می شوند، می توان مسیر هر دسته از آسه ی نورون ها را در یک مغز زنده و فعال شناسایی کرد. در مغز ما صدها از آن دسته نورون ها وجود دارد. (این ابداع در نشریه ی پلاس وان (12)، شماره ی 2 (7)، ص e597، اعلام شده است.)
هنوز هیچی نشده است و این روش ام آر آی انتشاری نوزادی بیش نیست، ما را به پیشرفت های پرارزشی رسانده. دو دانشمند در دانشگاه آکسفورد به نام های هایدی یهانسِن - بِرگ و تیموثی بِرِنس، یکی از این استفاده ها را پیش کشیده اند و با این روش سرگرم بررسی عوارض ناشی از سکته ی مغزی هستند که در طی آن یک لخته ی لعنتی یا خونریزی یا هر نوع نارسایی دیگر خون باعث مرگ یا از کارافتادگی سلول های عصبی یک ناحیه در اثر کمبود اکسیژن می شود. آنها کشف کردند که مرگ سلول های یک منطقه از مغز که در پی سکته اتفاق می افتد، ممکن است به صورت زنجیره ای به نواحی دیگری که با ناحیه ی اول از طریق دسته های آسه ها متصل هستند نیز سرایت کند (نشریه ی نوروایمیج (13)، شماره ی 54، ص 161). و البته که مشاهده و شناسایی چنین فرایندهایی در مغز بسیار ارزشمند و به درد بخور است زیرا در حال حاضر فنونی در حال تکوین است که می توان با آنها بر روی ارتباطات مغز تأثیر گذاشت و آنها را تقویت کرد که این کار با وارد کردن جریان الکتریکی یا با اعمال میدان مغناطیسی بر روی جمجمه انجام می شود.
اما در یک کار بسیار جالب توجه، دانشمندی به نام وَن وِدین از دانشگاه هاروارد، از همین روش تصویرپردازی استفاده کرده تا فرایند تغییر مداربندی مغز در طی زمان را بازآفرینی کند. او خود از مبدعان این روش تصویربرداری، یعنی ام آر آی انتشاری، است. نتیجه ی کار او و گروهش در ماه نوامبر سال 2011 در کارنامه ی فرهنگستان ملی علوم (14) (شماره 107، ص 19067) منتشر شد. بر آن اساس، در سنین میان دوران نوپایی تا بلوغ، مغز ما بیش از پیش حول چند مرکز خاص تمرکز می یابد و سازمان دهی می شود. احتمالاً این پدیده موجب می شود تا نشانک های ارسالی از اقصی نقاط مغز با سرعت بیشتری در جنگل انبوه شاخ و برگ های سلول ها حرکت کنند. حالا نکته ی جالب توجه این که ممکن است در روند صحیح تغییرات مداربندی مغز نارسایی هایی پیش بیاید. پس شاید از همین جا باشد که بسیار دیده می شود بیماری های روانی در دوران بلوغ و در آستانه ی بزرگسالی بروز کنند.
ام آر آی انتشاری تاکنون بسیار درخشان عمل کرده و چیزهای فوق العاده ای را به ما نشان داده است. مثلاً آشکار شده است که در اختلالاتی مانند شیزوفرنی و اعتیاد به الکل و غیره، دسته های مشخصی از آسه ها هستند که دچار تغییراتی شده اند. امیدواری ما آن است که بتوانیم مدارات اشتباه مغز افراد را شناسایی کنیم و قبل از آن که عوارض آن بروز کند اصلاحات و تمهیدات لازم را انجام دهیم و پیش بینی کنیم. چشم اندازی که پیش رو داریم حتی فراتر از پزشکی پیش می رود. مطالعات اخیر حاکی از آن است که توانایی هایی مثل مهارت های ریاضی یا حافظه ی لغت قوی ارتباط تنگاتنگی با استحکام و کارایی برخی دسته آسه های به خصوص دارد. شاید از قِبَل ام آر آی انتشاری به آنجا برسیم که بفهمیم تجربیات چگونه ذره ذره ی مغز ما را شکل می دهند و خاطرات چگونه در ذهن ثبت می شوند. سباستین سِ اونگ را به خاطر دارید؟ همان کسی که مشغول نقشه برداری از مغز یک پرنده است؟ او می گوید: «یاد و خاطرات من، انبوه چیزهایی که باعث انحصار به فرد من می شوند، احتمالاً همه در همایگان من نهفته اند، فرضیه ای که باید آزموده شود آن است که: «من» «همایگان» خود هستم.»
یهانسِن -بِرگ و بِرِنس در سال 2009 موفق شدند با استفاده از ام آر آی انتشاری تغییرات مربوط به فقط شش هفته ورزش را در مغز شناسایی کنند، یادگیری مهارت های جدید باعث شده بود که پیوندهای درون چندین دسته از آسه ها که مرتبط با هماهنگی چشم ها و دست ها بودند مستحکم تر و فشرده تر شود (نشریه ی نیچر، علوم اعصاب، شماره ی 12، ص 1370).
اما چند سالی است که یک روش جدید برای تصویربرداری لایه لایه بر مبنای ام آر آی عملکردی ابداع شده است. در آغاز ام آر آی عملکردی را برای آن می خواستند که ببینند کدام قسمت های مغز، در هنگامی که فرد کار ذهنی خاصی را انجام می دهد، فعالیتشان شدت می گیرد. اما بعد فهمیدند که حتی اگر فرد در حال استراحت و بیکار هم در داخل دستگاه تصویربرداری دراز بکشد باز هم نوساناتی آرام در فعالیت نواحی مختلف مغز دیده می شود. این نوسانات در طی هر ده تا سی ثانیه رخ می دهد. در اینجا نکته ی بسیار مهم این بود که خیلی از نواحی ای که قبلاً آنها را با هم مرتبط می دانستند، با هم نوسان می کردند؛ خواه دقیقاً همزمان، خواه با یک اختلاف فاز مشخص. آنگاه با تکیه بر این کشف روش جدیدی با عنوان «ام آر آی از ارتباطات عملکردی (یا ام آر آی حالت استراحت)» ابداع شد که به شناسایی مناطقی از مغز می پردازد که با هم نوسان می کنند و با هم مرتبط اند و بدین ترتیب از این طریق نیز ارتباطات نواحی فاصله دارد مغز قابل شناسایی خواهد بود.
حالا و با اتکا بر انواع و اقسام فناوری های جدید، سازمانی دخیل در امر بهداشت و سلامتی در ایالات متحده (با عنوان اختصاری NIH) طرحی را با عنوان «طرح همایگان انسان» به راه انداخته است. این سازمان در ماه سپتامبر 2011 اعلام کرد که مبلغ سی میلیون دلار به دو مجموعه ائتلافی از آزمایشگاه در طی پنج سال اعطا خواهد کرد تا آنها از 1200 نفر و با کمک روش های ام آر آی انتشاری و ام آر آی از ارتباطات عملکردی و سایر فنون، نقشه ی کلی مغز تهیه کنند. بر روی بعضی از این افراد آزمایش های ژنتیکی و کاراندام شناختی (15) هم صورت خواهد گرفت تا برخی توانایی های ذهنی شان، مثل قدرت حافظه یا توانایی حساب یا از این قبیل، نیز در مورد آنها معلوم باشد. با توجه به میزان اعتبار مالی تخصیص داده شده برای این طرح و با توجه به هدف آن می توان گفت که امروز با خلف راستین «طرح ژنگان ( یا ژنوم) انسان» روبه رو هستیم که از لحاظ وسعت و درجه ی اهمیت با آن پهلو می زند. در اخبار منتشره از سوی همین سازمان این کار را کاری بزرگ دانسته اند که: «چالشی است بزرگ و تأمل برانگیز که می خواهد از مدار بندی مغز یک انسان زنده نموداری جامع تهیه کند.»
از این جاه طلبی ها و بلندپروازی ها که بگذریم محققانی هستند که خیلی واقع بینانه تر یا شاید بدبینانه فکر می کنند. یکی از آنها همان آقای بِرِنس خودمان است که خود عضو یکی از همین ائتلاف های آزمایشگاهی است اما می گوید: «ما نخواهیم توانست ظرف پنج سال کار را تمام کنیم. من فکر می کنم راحت بیست سالی طول می کشد که مداربندی های کلی مغز را به دست بیاوریم.»
اگر به کار بزرگی که در مورد ژنگان انسان انجام پذیرفت به عنوان یک تجربه نگاه کنیم شاید چشمگیرترین نکته سرعت زیاد پیشرفت فناوری باشد. در آن زمان ده سال وقت و سه میلیارد دلار پول صرف شد تا اولین نسخه ی مقدماتی از ژنگان انسان تهیه شود. اما همین الآن مؤسساتی هستند که ادعا می کنند به زودی خواهند توانست فقط سر یک روز و با دریافت 100 هزار دلار ژنگان یک فرد را بخوانند.
پژوهشگرانی که بر روی همایگان انسان کار می کنند معتقدند که این کار دستاوردهایی به بار خواهد آورد که شاید امروز حتی فکرش را هم نکنیم. در این میان ناراینَن کاستوری می گوید: «شما شاهد ظهور فرضیه هایی جدید در باب نحوه ی کار دستگاه عصبی خواهید بود. شما اطلاعاتی را پیش رو خواهید داشت که تاکنون هیچ کس به آن دست نیافته است.»

تحشیه ای بر این مقاله از مترجم

آن دسته از خوانندگان دانشمند که مباحث مربوط به مغز را دنبال می کنند بی شک به خاطر دارند که هر همایه یا سیناپس در مغز ما اتصالی میان دو یاخته ی عصبی است که درجه ی استحکام خاصی دارد. یک همایه ممکن است تقویت شود یا تضعیف، بدین معنی که در اثر کاربرد بیشتر از یک همایه و در اثر افزایش در قدرت رسانی آن را در قبال پیام های عصبی، تقویت شود، یا در مقابل ممکن است در اثر بیکار ماندن، کارایی آن کم شود یا اصلاً از بین برود. این است که برای هر همایه باید یک درجه ی قدرت نیز در نظر بگیریم که در عملکرد آن همایه و در عملکرد شبکه ای که آن همایه عضو آن است اهمیت دارد. پس متناظر با هر همایه، یک عدد نیز وجود خواهد داشت که نشانگر این قدرت است. آنچه در نظر من آمد و در مقاله ی «بزرگ ترین نقشه عالم» به آن پرداخته نشده همین موضوع است. داگلاس فاکس نویسنده ای آگاه است که پیش از این نیز مطالبی از وی در دانشمند داشته ایم و بعید می دانیم که به این نکته توجهی نکرده باشد؛ اما به هر حال جای پرداختن به موضوع درجه ی قوت همایه ها در این مقاله ها خالی مانده است. بنابراین باید گفت که همایگان مغز انسان نقشه ای خواهد بود که علاوه بر نشان دادن تمام ارتباطات هر یاخته یا یاخته های دیگر، برای هر پیوندِ یگانه درجه ی قوت آن را نیز باید معلوم کند. گمان می کنم که چون قدرت همایه ها مدام در حال تغییر است. اگر فرضیه ی سباستین سِ اونگ را که می گوید: «من، همایگان خود هستم» درست فرض کنیم، پس باید گفت که شخصیت ما یا به عبارتی «خود» ما مدام در حال تغییر است هر چند که این تغییر ممکن است آن قدر آرام باشد که از توجه به آن غافل بمانیم.

پی نوشت ها :

* داگلاس فاکس یک نویسنده ی آزاد است و در سان فرانسیسکو کار می کند.
1- Narayanan Kasthuri
2- connectome
3- Jeffrey Lichtman
4- Caenorhabditis elegans
5- Transactions of the Royal Society
6- retinits pigmentosa
7- Transhumanism
8- این جایزه ی خاص، «جایزه ی ایکس انصاری» نامیده می شود که با حمایت خانم انوشه انصاری و آقای میر انصاری بنیان گذاشته شده بود. (م).
9- Anthony Movshon
10- Partha Mitra
11- MRI Diffusion (برابر ام آر آی انتشاری پیشنهاد مترجم است.)
12- نشریه علمی فوق العاده ای با نام لاتین PLOS، که نشانی وب سایت www.plosone.org است و محدودیت های کمی در دسترسی به مطالب آن هست و استفاده از آن را به خوانندگان علاقه مند پیشنهاد می کنم. (م).
13- Neuroimage
14- Proceedings of the National Academy of Science
15- کاراندام و کاراندام شناسی برابرهای مصوب فرهنگستان زبان فارسی برای physiology است.

منبع: نیوساینتیست
منبع: نشریه دانشمند، شماره 585.