روند پيچيده مبادله پيام در مغز

کد خبر: ۱۷۷۱۶

تاریخ: ۱۹ شهريور ۱۳۸۷ - ۱۶:۲۱

دانشمندان براي نخستين بار، کيفيت پيدايش تماس‌ها و ارتباطاتي در مغز را کشف کردند که ممانعت موقت مبادله پيام‌ها و داده‌هاي غير مهم را به عهده دارند.

بر پايه مطالعات دانشمندان مؤسسه «نويروبيولوژي ماکس پلانک» در «مارتينسريد»، پيرامون روند پيچيده مبادله پيام‌ها در مغز، روي بازوي «سيناپس»‌ها، تماس‌هايي قرار دارند که جريان داده‌هاي غير مهم را موقت متوقف مي‌کند. مغز نيز همواره بين سلول‌هاي عصبي، کانال‌هاي جديدي براي انتقال پيام ايجاد کرده و ارتباطات استفاده نشده را دوباره از صحنه بيرون مي‌کند، اما در برخي موارد نيز مهم است که پيام‌هاي غير مهم را صرفا موقت متوقف و از صحنه خارج کند.

فکر کردن، روند پيچيده‌اي است و پيام‌ها شبيه وضعيت در يک شبکه کابل بزرگ از يک سلول عصبي به سلول بعدي جريان دارند. براي امکان پردازش و فرآوري پيام‌هايي که تازه دريافت شده‌اند، ارتباطات و تماس‌ها در مغز در اندازه بسيار زيادي خود را با وضعيت وفق مي‌دهند. به محض ديدن يک شييء جديد، يا تجربه مطلبي نو و انجام کاري جديد، ارتباطات تقاطعي و ضربدري جديدي بين تک تک سلول‌هاي عصبي رشد مي‌کنند. سپس پيام‌ها و داده‌ها مي‌توانند با اين ارتباطات جديد، به يک سلول خاص و مناسب منتقل شده و پردازش و فرآوري شوند.

بر پايه مشاهدات ميکروسکوپي، دنباله‌هاي فرعي بسيار ظريفي، تماس‌هاي جديد را برقرار مي‌کنند. بنابراين، در صورتي که قرار باشد، چيز جديدي پردازش و فرآوري شود، دنباله‌ها و رشته‌هاي فرعي ظريفي روي شاخه‌هاي يک سلول عصبي رشد مي‌کنند، اما اين برخورد و تقاطع دنباله‌هاي فرعي با شاخه‌هاي يک سلول عصبي، به تنهايي براي تبادل پيام‌ها و داده‌ها در مغز کافي نيست. بدين خاطر، در صورت برخورد يک دنباله و رشته فرعي با يک سلول عصبي ـ که براي پردازش و فرآوري اطلاعات جديد مناسب است ـ در انتهاي اين دنباله، يک سيناپس رشد مي‌کند و به اين ترتيب، اين نقطه تماس، انتقال پيام‌ها از يک سلول به سلول بعدي را ممکن مي‌کند.

در صورتي که سلولي که با آن تماس برقرار شده، براي تبادل پيام نامناسب باشد، دنباله فرعي دوباره عقب مي‌نشيند. از سوي ديگر، چنانچه انتقال پيام در برخي نقاط و يا در برخي زمان‌ها محدود نشود، وضعيت در مغز نيز شبيه وضعيت در هر شبکه کابلي مي‌شود. بدين خاطر در کنار تماس دنباله‌هاي انعطاف‌پذير براي تقويت مبادله پيام‌ها، در واقع، تماس‌هاي ديگري نيز هست که از جريان و سيل پيام‌ها جلوگيري مي‌کند. کيفيت حدوث و پيدايش اين تماس‌هاي مانع شونده در مغز تاکنون کاملا ناشناخته مانده بود.

در حالي که سيناپس‌هاي تقويت‌کننده انتقال و جريان داده‌ها در انتهاي دنباله‌هاي فرعي بالغ قرار دارند، سيناپس‌هاي مانع شونده انتقال پيام، مستقيم بر بازوي دندريت‌ها هستند كه در صورت تماس يک دندريت با يک آکسون در يک سلول عصبي ديگر، مي‌تواند چنين «سيناپس بازويي» ايجاد شود که از انتقال پيام جلوگيري مي‌کند.

دانشمندان تاکنون بر اين باور بودند که سلول‌هاي عصبي، هنگام اين تماس‌هاي مانع شونده نيز نخست دنباله‌هاي فرعي جستجوگر را به جستجوي بهترين مکان و نقطه براي ايجاد يک سيناپس بازويي مي‌فرستند، اما دانشمندان مؤسسه نويروبيولوژي ماکس پلانک در مارتينسريد، اين فرضيه را رد کردند.

پژوهشگران اين مؤسسه در تحقيقات خود ديدند که سيناپس‌هاي مانع شونده، صرفا در نقطه و مکاني پديد مي‌آيند که يک تماس جسمي بين يک دندريت با يک آکسون يک سلول عصبي ديگر وجود داشته است. از سوي ديگر، اين محدوديت نقاط تماس مي‌تواند از اين جهت مشکل آفرين باشد که برخلاف دنباله‌هاي فرعي متحرک، نه دندريت‌ها و نه آکسون‌هاي يک سلول عصبي نمي‌توانند پس از رشد کامل مغز، جايگاه خود را تغيير دهند.

بدين ترتيب، جايگاه‌هاي احتمالي و ممکن براي سيناپس‌هاي بازويي در يک مغز بالغ و رشد يافته، صرفا به نقاط تقاطع دندريت‌ها و آکسون‌هاي موجود محدود است، اما پرسش اين است: آيا هيچ دامنه عملي براي انعطاف مهم تماس‌هاي عصبي وجود ندارد؟
از آنجا که صرفا حدود 40 درصد تماس‌هاي تقاطعي و ضربدري دندريت‌ها و آکسون‌ها داراي يک سيناپس نيز هستند، مغز در اينجا نيز توانايي خود را ثابت مي‌کند.

«کورت ويرنگا»، عضو تيم پژوهشي مؤسسه ماکس پلانک مي‌گويد: سيناپس‌هايي که از جريان پيام جلوگيري مي‌کنند، مي‌توانند بر پايه نياز بر نقاط تقاطعي که هنوز آزاد هستند، ايجاد و يا از روي آنها برچيده و حذف شوند.
سيناپس‌هاي بازويي نيز مي‌توانند در اين فعل و انفعالات به سرعت سيناپس‌هاي دنباله‌ها ايجاد و يا اينکه دوباره برچيده شوند.

بنا بر نتايج تحقيقات پژوهشگران مؤسسه ماکس پلانک، اين زمان بين چند دقيقه تا چند ساعت است. بدين ترتيب، در صورتي که جلوگيري از جريان و سيل پيام‌ها از سوي يک دندريت مشخص ضروري باشد، مغز مي‌تواند سريع از خود واکنش نشان دهد.
گفتني است، بررسي ميزان تأثير فعاليت مغز بر ايجاد و يا برچيدن سيناپس‌هاي مانع شونده، از پروژه‌هاي بعدي پژوهشگران مؤسسه ماکس پلانک است.
ترجمه: مرتضي جواديان
منبع: سايت آلماني اسکاينکس 26 اوت 2008

--------------------------------
واژه‌ها: «سيناپس»، دنباله سيتوپلاسمي سلول عصبي براي پذيرش داده‌هايي است که از طريق سيناپس منتقل مي‌شود. سيناپس، تکانه‌ها را به سلول عصبي بعدي منتقل مي‌کند و از طريق يک تکانه الکتريکي در دندريت ايجاد مي‌شود.
«آکسون» يا آسه، زايده رشته مانند و معمولا بلندي است که پيام عصبي را از ياخته عصبي به خارج هدايت مي‌کند. آسه راه اصلي خروج پيام عصبي از ياخته عصبي است و معمولا در پايان با ياخته عصبي بعدي ارتباط خاصي به نام سيناپس برقرار مي‌کند که از راه آن، پيام سلول عصبي به ياخته بعدي منتقل مي‌شود. آکسون، ياخته‌هاي عصبي مسير ارسال پيام اين ياخته‌ها به ياخته‌هاي ماهيچه‌اي و ياخته‌هاي غدد گوناگون بدن نيز است.

مرتضي جواديان