کشف کلید باستانی تمرکز در مغز موش ها و اختلال توجه

توجه گاهی شبیه عضله‌ای به نظر می‌رسد که یا آن را دارید یا ندارید. اما اگر این عضله ریشه‌ای باستانی داشته باشد و مدت‌ها پیش از پیدایش انسان، در عمق مغز مهره‌داران شکل گرفته باشد چه؟ آزمایش‌های تازه در دانشگاه جانز هاپکینز نشان می‌دهد خوشه‌ای بسیار کوچک از نورون‌های مهاری، که در پرندگان، ماهی‌ها و پستانداران حفظ شده است، در موش‌ها مانند نوعی کلید تمرکز عمل می‌کند. وقتی این سلول‌ها خاموش می‌شوند، حیوانات به شکلی حواس‌پرت می‌شوند که یادآور نشانه‌های اختلالات توجه در انسان است.

خیره شدن قفل‌شده، سیم‌کشی‌شده در مغز

همه شکل‌های توجه در قشر مخ زندگی نمی‌کنند. چندین دهه است که دانشمندان علوم اعصاب بر مدارهای جدیدتر مغزی، به‌ویژه مدارهای مشترک میان نخستی‌ها، به عنوان جایگاه توجه انتخابی فضایی تاکید کرده‌اند. مطالعه جدید توجه را به ساختاری بسیار قدیمی‌تر معطوف می‌کند. نورون‌های مورد بحث به مجموعه مهاری تگمنتال جانبی پارابیگمینو تعلق دارند که به اختصار «پی ال تی آی» نامیده می‌شود. این نورون‌ها گابا آزاد می‌کنند، یعنی اصلی‌ترین انتقال‌دهنده عصبی مهاری در دستگاه عصبی مرکزی، و کولیکولوس فوقانی را تنظیم می‌کنند؛ مرکزی در مغز میانی که نقشه‌ای فضایی از جهان می‌سازد و به جهت‌دهی ادراک به سوی اهداف مهم کمک می‌کند.

چرا این موضوع اهمیت دارد؟ چون کولیکولوس فوقانی با سامانه‌های بینایی، شنوایی و حرکتی تعامل می‌کند تا تعیین کند حیوان به کجا نگاه کند و چه چیزی را پردازش کند. می‌توان آن را مانند مدیر صحنه‌ای درونی تصور کرد که پس‌زمینه را کم‌نور می‌کند و بازیگری را که باید ببینیم برجسته می‌سازد. «پی ال تی آی» نوعی خاموشی انتخابی اعمال می‌کند و سیگنال‌های کم‌اهمیت‌تر را فرو می‌نشاند تا یک منبع بتواند بر پردازش غالب شود.

آزمایشی که تمرکز را خاموش کرد

پژوهشگران موش‌ها را برای انجام یک تکلیف لمسی آموزش دادند؛ در این تکلیف موش‌ها باید با بینی خود تصویر درست را لمس می‌کردند و در همان حال محرک‌های نامرتبط را نادیده می‌گرفتند. وقتی «پی ال تی آی» سالم و فعال بود، حیوانات عملکردی قابل اعتماد داشتند و پاداش دریافت می‌کردند. سپس تیم پژوهشی با استفاده از ابزاری ویروسی، «پی ال تی آی» را به طور موقت خاموش کرد. نتیجه فوری و چشمگیر بود. موش‌ها بیشتر به محرک‌های مزاحم ضعیف توجه می‌کردند و احتمال بسیار کمتری داشت که موقعیت هدف دارای اطلاعات مفید را انتخاب کنند.

داده‌های رفتاری چه نشان دادند

• موش‌هایی که مدارهای فعال «پی ال تی آی» داشتند، محرک‌های مزاحم را نادیده گرفتند و اهداف با اولویت بالا را انتخاب کردند.
• وقتی نورون‌های «پی ال تی آی» غیرفعال شدند، محرک‌های مزاحم توجه را منحرف کردند، حتی زمانی که ضعیف بودند.
• فعال‌سازی دوباره «پی ال تی آی» در روز بعد رفتار متمرکز را بازگرداند.

نویسندگان نوشتند: «حیوانات توانایی چشمگیری دارند که محرک دارای بالاترین اولویت را در فضا انتخاب و ترجیحا پردازش کنند، در حالی که محرک‌های مزاحم با اولویت پایین‌تر را نادیده می‌گیرند.» شریش مایسور، دانشمند علوم اعصاب در جانز هاپکینز، «پی ال تی آی» را موتور انتخاب توجه توصیف کرد. او گفت: «تنها چیزی که مختل شد، توانایی گرفتن قطعات اطلاعاتی رقیب، مقایسه آنها و توجه کردن به مکانی بود که مهم‌ترین اطلاعات را در خود داشت.» همکار او، نیناد کوتاری، تغییر رفتاری را صریح خلاصه کرد: «وقتی این نورون‌ها را غیرفعال می‌کنیم، موش‌ها به شدت حواس‌پرت می‌شوند.»

چرا این موضوع برای توجه انسان مهم است

موش‌ها انسان نیستند و نویسندگان نیز تفاوت‌های ساختار و عملکرد مغز را می‌پذیرند. با این حال، «پی ال تی آی» در شبکه‌ای قرار دارد که در میان مهره‌داران به میزان زیادی حفظ شده است. با توجه به این حفظ‌شدگی تکاملی، منطقی است که مدارهای مشابهی در انسان نیز وجود داشته باشند و در نحوه فیلتر کردن ورودی‌های حسی نقش ایفا کنند. این مطالعه همچنین به روایت بزرگ‌تری درباره پیام‌رسانی گابا پیوند می‌خورد. اختلال در انتقال عصبی مهاری با اختلال نقص توجه/بیش‌فعالی و دیگر شرایط روان‌پزشکی مرتبط دانسته شده است؛ بنابراین شناسایی گروهی مشخص از نورون‌های گابائرژیک که توجه فضایی را کنترل می‌کنند، سرنخ تازه‌ای به دست می‌دهد.

پیامدهای عملی در این مرحله هنوز حدسی هستند. با این حال، ابزارهای آزمایشگاهی موجود در مدل موشی به دانشمندان امکان داد یک مدار را خاموش کنند و پیامدهای رفتاری تقریبا فوری آن را ببینند. کمیته‌های اخلاقی هرگز چنین مداخله‌ای را در انسان مجاز نمی‌دانند. همین محدودیت باعث می‌شود مدل‌های حیوانی برای ترسیم رابطه علت و معلول در عملکردهای پیچیده مغز ضروری باشند.

آیا این پژوهش می‌تواند به درمان اختلال نقص توجه/بیش‌فعالی یا اسکیزوفرنی کمک کند؟ شاید، اما با احتیاط. اگر نورون‌ها یا مسیرهای هم‌ساخت در مغز انسان شناسایی شوند، ممکن است به اهدافی برای تعدیل عصبی یا دارودرمانی تبدیل شوند؛ درمان‌هایی که برای بازگرداندن تعادل مهاری طراحی می‌شوند. کار ترجمانی به تصویربرداری، مطالعات پس از مرگ، و نقشه‌برداری فیزیولوژیک دقیق در انسان و نخستی‌های غیرانسانی نیاز خواهد داشت.

دیدگاه کارشناس

دکتر لورا چن، دانشمند علوم اعصاب شناختی که در این مطالعه مشارکت نداشت، درباره یافته‌ها اظهار نظر کرد. او گفت: «نکته چشمگیر این است که چگونه یک گره تکاملی باستانی بر رفتاری در چنین سطح بالایی مانند توجه انتخابی اثر می‌گذارد. این یافته ما را وادار می‌کند هنگام مدل‌سازی توجه، فراتر از معماری‌های قشری فکر کنیم. از دیدگاه بالینی، مشخص کردن مراکز مهاری حفظ‌شده، مسیرهای تازه‌ای برای پژوهش هدفمند درباره اختلالات توجه باز می‌کند.»

این پژوهش که در نشریه «نیچر کامیونیکیشنز» منتشر شده است، توجه انتخابی فضایی را به عنوان فرایندی توزیع‌شده بازتعریف می‌کند؛ فرایندی که هم اجزای عمقی ساقه مغز و هم شبکه‌های قشری را در بر می‌گیرد. همین توزیع‌شدگی شاید توضیح دهد چرا توجه در برخی موقعیت‌ها پایدار و در برخی دیگر شکننده است. وقتی «پی ال تی آی» درست کار می‌کند، عوامل حواس‌پرت‌کن به پس‌زمینه می‌روند. وقتی عملکرد آن دچار اختلال می‌شود، حتی محرک‌های کم‌رنگ نیز می‌توانند نگاه را منحرف کنند.

نتیجه‌گیری

کشف نورون‌های «پی ال تی آی» به عنوان تنظیم‌کننده‌های کلیدی توجه فضایی در موش‌ها، قطعه مهمی به معمای این می‌افزاید که مغز چگونه تصمیم می‌گیرد چه چیزی را پردازش کند و چه چیزی را نادیده بگیرد. این یافته مدار عصبی باستانی‌ای را برجسته می‌کند که برای دنیای امروز نیز اهمیت دارد؛ مداری که می‌تواند میان علوم اعصاب پایه و پژوهش بالینی درباره اختلالات توجه پل بزند. فعلا این مطالعه یک نمایش آزمایشی روشن ارائه می‌دهد: این گروه کوچک از سلول‌ها را خاموش کنید و تمرکز از میان می‌رود؛ دوباره روشنشان کنید و تمرکز بازمی‌گردد.