کشف منشاء امواج اسرارآمیز مغز که به تقویت حافظه کمک می‌کند

به گزارش گروه فناوری پزشکی تیکنا از تارنمای سینگیولاریتی هاب، مغز انسان تا حدودی شبیه یک رادیو ساده با پنج شبکه است. پیام های الکتریکی از نورون ها در سراسر مغز هماهنگ می شوند و نوساناتی را به نام امواج مغزی تولید می کنند. هر موج به وضعیتی از مغز مربوط است. برخی سریع و آتشین هستند؛ با فرکانس بالا که معمولاً مربوط به زمانی است که بیدار هستیم و فکر می کنیم. برخی دیگر آرام‌تر هستند، با نوسان آهسته‌تر که در طول خواب عمیق و آرام رخ می‌دهد.

مغز در طول روز کانال های خود را تغییر می دهد تا وضعیت درونی ذهن را با نیازهای بیرونی تطبیق دهد.

فرکانسی به نام امواج تتا وجود دارد که زمانی که بیدار هستیم یا خوابیم مشاهده می شود. ده‌ها سال است این امواج دانشمندان علوم اعصاب را در تلاش برای رمزگشایی از عملکرد آنها به تفکر واداشته اند. به نظر می رسد امواج تتا به موش ها کمک می کند درون هزارتوها حرکت کنند، اما از حافظه در انسان نیز پشتیبانی می کنند.

این فقط کنجکاوی علمی نیست. توانایی ما برای حرکت در محیط های پیچیده جدید و حفظ آن خاطرات با بالا رفتن سن کاهش می یابد. به خصوص برای افراد مبتلا به آلزایمر این کار سخت است. با یافتن منبع امواج تتا، به طور بالقوه می‌توانیم آنها را با استفاده از تحریک عصبی یا روش‌های دیگر تقویت کنیم تا زوال شناختی کاهش یابد.

مطالعه روی نورون ها اولین گام است. با کمک ایکس باکس و مراکز خرید مجازی، گروهی از محققان به سرپرستی دکتر آرن اکستروم از دانشگاه آریزونا به بررسی منشاء امواج تتا پرداختند. در این مطالعه مبتلایان به صرع که قبلاً الکترودهایی در مغزشان کاشته شده بود تا منبع تشنج را بیابند، انتخاب شدند.

مغز شرکت کنندگان هنگام تصور یک مسیر قبلی، فعالیت امواج تتا را نشان داد که واکنشی بسیار قوی تر از پیمودن مسیر با اهرمک دسته بازی ایکس باکس بود.

محققان می گویند مغز راهی برای تولید درونی امواج تتا با استفاده از حافظه دارد.

اقیانوسی از امواج مغزی

مغز در چندین فرکانس الکتریکی کار می کند. با استفاده از الکتروانسفالوگرافی (EEG)، می‌توان سرعت و توالی فعالیت مغز و سرعت نسبی آن را ثبت کرد. این نوسانات مغزی مانند آب‌های آرام یا طوفانی و متلاطم، با فرکانس‌های مختلف بالا و پایین می‌ روند که هر کدام نشان دهنده وضعیت ذهنی متفاوت است.

برای مثال، امواج بتا زمانی فعال می شوند که مغز به طور کامل درگیر است. برای مثال، زمانی که فرد مجذوب یک گفت و گو می شود، امواج آلفا کندتر هستند و معمولا زمانی که نشسته اید و آماده استراحت هستید، حضور دارند.

امواج تتا از نظر دامنه بزرگتر هستند و با سرعت سه تا ۱۲ هرتز در ثانیه می چرخند. مطالعات قبلی نشان داده است این امواج وقتی توجه ندارید، هنگام رانندگی در بزرگراه، دوی طولانی یا زیر دوش ظاهر می شوند. این امواج به طور تجربی با خلاقیت مرتبط هستند؛ مانند ایده ها یا راه حل هایی که ناگهان به ذهن شما می آید یا زمانی که در حال رویاپردازی یا مراقبه هستید.

باوجود دهها سال تحقیق، هنوز واقعاً نمی‌دانیم این امواج چه چیزی را رمزگذاری می‌کنند. امواج تتا در زمان بیداری بیشتر در هیپوکامپ یافت می شود، منطقه ای از مغز که هم برای حافظه و هم برای جهت یابی حیاتی است. بنابراین تعجب آور نیست که این امواج در موش‌ها و موش‌های صحرایی هنگامی که راه خود را در هزارتوهای پیچیده می یابند، پدیدار می شوند که نشان می‌دهد هنگام کاوش جوندگان در محیط جدید، به ادغام احساسات و حرکت کمک می‌کنند.

مسئله شگفت‌آور این است که این امواج در افرادی که در به خاطر سپردن کلمات یا تصاویر مشکل دارند، نیز مشاهده می‌شوند. یک مطالعه نشان داد این نوسانات برای ارتباط مفاهیم مختلف حیاتی است. در مطالعه دیگری، تقویت مصنوعی امواج تتا با یک دستگاه سرگرمی که از ترکیبی از صدا و نور برای تحریک نوارهای امواج مغزی خاصی استفاده می کند، عملکرد حافظه را برای یادآوری کلمات در ۵۰ داوطلب بهبود بخشید.

محققان بعد از آن به این نتیجه رسیدند که بین فعالیت امواج تتا و عملکرد حافظه ارتباط مستقیمی وجود دارد. پس امواج تتا چه کاری انجام می دهند؟ آیا آنها هنگام جهت یابی به راهنمایی ما کمک می کنند؟

مطالعه جدید این دو نظریه را با هم مقابله کرده است.

این تیم با یک گروه از داوطلبان شامل ۱۲ مرد و زن مبتلا به صرع که به دارو پاسخ نداده بودند، تحقیق را آغاز کردند. در مغز هر یک از این افراد تا کنون ۱۷ الکترود کاشته شده تا منشاء تشنج را بیابند. این افراد به صورت مجازی با دسته فرمان ایکس باکس به گشت و گذار در یک بازار دیجیتال پرداختند.

اولین گام، آشنایی با ۶ ویترین مختلف مغازه ها و موقعیت آنها بود، مانند پرسه زدن در یک مرکز خرید جدید برای اولین بار.

پس از دو دور، داوطلبان چالش مسیریابی را انجام دادند. آنها در این چالش به طور تصادفی به یک فروشگاه در نمای اول منتقل شدند و با پیامی روی صفحه از آنها خواسته شد فروشگاه دیگری را با پیدا کنند. این آزمایش پس از اینکه آنها به همه فروشگاه ها رفتند به پایان رسید.

بعد از آن آزمایش حافظه انجام شد. شرکت کننده از ویترین فروشگاهی تصادفی کار را شروع کرد و به جای استفاده از دسته فرمان از او خواسته شد مسیر رفتن به سمت فروشگاه مورد نظر را به صورت ذهنی شبیه سازی کند.

در این مدت، فقط یک صلیب سفید کوچک روی صفحه نمایش مشاهده می شد تا داوطلبان روی آن تمرکز کنند. داوطلبان در مجموع ۴۴ آزمایش انجام دادند و فعالیت مغز آنها در تمام این مدت تحت نظارت قرار گرفت.

خواندن آنچه در سر فرد می گذرد کار دشواری است: آیا آنها واقعاً مسیر را شبیه سازی ذهنی می کنند یا به سادگی استراحت می کنند؟ ابتدا، داوطلبان باید یک کار مسیریابی ذهنی دیگر را اما در یک محیط آشنا، با موفقیت انجام می دادند. از آنها خواسته شد تصور کنند در اتاق خواب خانه خود ایستاده اند و به آشپزخانه می روند.

در مرحله بعد، محققان از شرکت‌کنندگان خواستند از کنترل‌کننده برای شبیه‌سازی مسیرهای مورد تصورخود در طول کارهای حافظه استفاده کردند که به اطمینان از اینکه آنها واقعاً مسیر را به خاطر می‌آورند، کمک کرد.

در نهایت، محققان دریافتند مدت زمانی که برای هر شرکت‌کننده برای یافتن یک فروشگاه طول می‌کشد، بین هر دو کار مرتبط است که نشان می‌دهد آنها به جای خیال‌پردازی، یک مسیر را تصور می‌کنند.

تجزیه و تحلیل امواج مغزی با یک پاسخ روشن بدست آمد. ناوبری و شبیه سازی ذهنی هر دو امواج تتا را برانگیخت و با ادامه آزمایش ها قوی تر شد. با این حال، صرفاً به خاطر سپردن مسیر بدون حرکت کردن، امواج بسیار بزرگتری ایجاد کرد و بیشتر دوام آورد. محققان بدون توجه به تجزیه و تحلیل الکترودها یا هر داوطلب، نتایج یکسانی بدست آوردند.

به نظر می رسد حافظه در مقایسه با ناوبری ساده محرک بسیار قوی تری برای برانگیختن امواج تتا است. به نظر می رسد امواج تتا به طور طبیعی در مغز حتی بدون تحریک بیرونی ظاهر می شوند و موید این ایده است که این امواج در داخل مغز تولید می شوند و برای حافظه ضروری هستند.

با توجه به پیوند نزدیک حافظه با امواج تتا، امکان استفاده از این امواج منحصر به فرد و بهبود حافظه در دوران پیری یا در بیماران مبتلا به زوال عقل یا سایر اختلالات روانی وجود دارد. محققان در حال حاضر روش‌های مختلف تحریک مغز – از الکتریکی تا مغناطیسی را بررسی می کنند که نتایج اولیه امیدوارکننده بوده است.

این مطالعه گام جدیدی است که امواج مغزی را به عنوان مسیری جدید برای درمان اختلالات عصبی دشوار، از جمله آلزایمر و سکته مغزی بررسی می‌کند. ده‌ها نفر اکنون در آزمایش‌های بالینی هستند. آنها ممکن است مسیر را برای درمان اختلالات عصبی تغییر دهند. زمان همه چیز را مشخص خواهد کرد.