علمی

اثر دومینویی و همگامی در فعالیت مغز

دانشمندان جهت پی بردن به فرایندهای پیچیده‌ای که در هنگام حمله [ عصبی ] در مغز اتفاق می‌افتد و نشانه اصلی صرع می‌باشد به کشف قابل توجهی دست پیدا کرده‌اند.

گروهی از دانشمندان دانشگاه اِکستر مکانیسم‌های موجود درالگوهای مشخص فعالیت الکتریکی گروه‌های نورونی (عصبی) در مغز را مطالعه کرده‌اند [ که طبق این مطالعات ] فعالیت این
گروه‌های نورونی با شروع حمله‌های عصبی [ در صرع ] همراه می‌باشد

در مغز سالم، شبکه‌های نورونی طبق حالت‌هایی از یک رفتار مشابه حرکت می‌کنند که به آن، پدیده همگامی می‌گویند و در صورتی که این رفتارها مشابه نباشند، پدیده ناهمگامی مطرح می‌شود. همچنین این فرایندها با هر دو قدرت حافظه و تمرکز مرتبط می‌‌باشند.

با این حال در مغز [ فردی ] با اختلال عصبی مثل صرع، [ این هماهنگی و همگامی بین شبکه‌های نورونی ] هنگامی که مجموعه‌ای از سلول‌های مغزی شروع به خارج کردن پتانسیل الکتروشیمیایی اضافی کنند؛ می‌تواند بصورت تقریبا خطرناکی گسترش یابد.

در مجموعه مطالعات جدیدی که اخیرا در ژورنال زیست شناسی محاسباتی PLoS و ژورنال SIAM منتشر شده است، گروه تحقیق از روش پیچیده مدل‌سازی ریاضی جهت کشف تعامل و ارتباط بین گروه‌های نورونی استفاده کرده است که [ این تعامالت ] منجر به ایجاد تغییراتی در پدیده همگامی می‌شود.

جنیفر کریسر، همکار نویسنده این مطالعه از دانشگاه اِکستر، اینطور گفت: به نظر می‌رسد که پدیده همگامی برای پردازش اطلاعات [ در مغز ] ضروری باشد. اما همگام سازی بیش از حد، مانند آنچه که در بیماری پارکینسون و حملات عصبی مربوط به صرع رخ می‌دهد، با حالت‌هایی ازبیماری در ارتباط می‌باشد و می‌تواند عملکرد مغز را تضعیف کند.

در شهر برمینگهام ِ این مطالعه که در مرکز تحقیقاتی علوم مهندسی و فیزیک دانشگاه اِکستر جهت مدلسازی پیش‌بینی کننده در حوزه سلامت و بهداشت، صورت گرفت؛ از یک نسخه گسترده از مدل ریاضی موجود استفاده کرده است که نشان می‌دهد مغز شبکه‌های است متشکل از چندین گره که از اتصال گروه‌های نورونی ایجاد شده است.

مدل شبکه شامل گره‌های stable-bi می‌باشد به این معنا که هر گره می‌تواند موقعیت خود را بین دو حالت پایداراستراحت و حمله تغییر دهد.

اثر دومینویی و همگامی در فعالیت مغز

این گره‌ها تا زمانی که اثر محرک را دریافت نکنند، در حالت فعلی خود باقی می‌مانند. این تحریک، عاملی است که می‌تواند نیروی مناسبی را جهت تغییر به حالت دیگر القا کند.

منشا این محرک، ارتباط سایر گره‌های عصبی در قالب صدا می‌باشد که [ این اصوات ] جزمنابع بیرونی فعالیت عصبی محسوب می‌شوند. مانند پاسخ‌های درونریز [ هورمونی ] که با یک حالت عاطفی و یا تغییرات فیزیولوژیکی ناشی از یک بیماری، در ارتباط است.

افزودن مقدار کمی صوت به سیستم [ عصبی ] باعث می‌شود که هر گره به حالت فعال خودش تغییر پیدا کند اما اصول هندسی این سیستم به گونه‌ای است که بازگشت به حالت استراحت در مقایسه با خروج ازاین حالت زمان بیشتری را می‌طلبد.

اخیرا تیم تحقیقاتی متوجه شدند که این اتفاق [ یعنی تغییر حالت پایدار گره بواسطه اعمال صوت ]، می‌تواند آبشاری از خروج به حالت‌های فعال را ایجاد کند که مانند حرکات دومینویی در سراسر شبکه پخش می‌شوند.

تحقیقات جدید با هدف ایجاد ” اثر دومینویی ” جهت شناسایی شرایط ایجاد کننده این تغییرات در پدیده همگامی صورت گرفته است و بررسی می‌کند که چگونه نوع خاصی اتصال در شبکه، رفتار شبکه را تحت تاثیر قرار می‌دهد. هنگامی که این مدل، نوسانات عمومی و حاالت اتصال بیشتری را در خود جای داد؛ همگامی گره‌های عصبی توانست بین تغییرهای [ حالت ] متوالی در طول اثر دومینویی ایجاد شود.

پروفسور پیتر اشوین، همکار نویسنده این مطالعه، در این مورد گفته است: با وجود این که، این یک مطالعه تئوری از مدل ایده‌آل می‌باشد اما از چالش‌های ناشی از درک انتقال بین فعالیت مغز در حالت سالم و آسیب شناختی الهام گرفته است.

پروفسور کراسیمیرا از نویسنده در این مطالعه می‌باشد، افزود: مدل ریاضی شروع حملات عصبی و انتشار نیز که همه آن در سراسر شبکه نمی‌تواند به تنهایی مکانیسم‌های پیچیده این حملات را روشن کند اما توانسته وسیله‌ای را فراهم کند که نتیجه دستکاری سیستم‌های عصبی در آزمایش‌های سیلیسی، پیش بینی شود.

گردآورنده: پرستش رشیدی

مترجم: ثمین خسروی

منبع:https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121253.htm

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا