از خرچنگ دراز تا نقشه‌ی حسی مغز

مطالعه‌ی دستگاه‌های عصبی ساده، مانند خرچنگ دراز، به‌دلیل ساختار کالبدی مناسب، برای پژوهش‌های عصب‌شناسی (neuroscience) حیاتی است. استفن کوفلر با بررسی یاخته‌های عصبی خرچنگ دراز، دندریت‌ها (dendrite) را به‌صورت جداگانه مطالعه کرد و تغییرات الکتریکی آنها را بدون تداخل سایر نورون‌ها ثبت نمود. این کار، که در مقالات مجله‌ی فیزیولوژی عمومی منتشر شد، نشان داد که انتخاب جانور مناسب تا چه حد در موفقیت آزمایش‌ها تعیین‌کننده است. بی‌مهرگان مانند خرچنگ دراز، به‌دلیل سادگی کالبدی، گزینه‌های ایده‌آلی برای آزمایش‌های عصبی‌اند، مشابه آکسون درشت ماهی مرکب که هاجکین، هاکسلی و کاتز استفاده کردند.

استنلی کرین، متخصص دستگاه‌های عصبی ساده، ویژگی‌های یاخته‌های عصبی جدا‌شده را در کشت بافت بررسی کرد. او با ساخت میکروالکترودهای شیشه‌ای، جریان الکتریکی درون آکسون (axon) خرچنگ دراز را ثبت کرد که کنترل دم حیوان را بر عهده دارد. این آکسون، هرچند کوچک‌تر از آکسون ماهی مرکب، نسبت به سایر جانوران بزرگ‌تر بود. آزمایش‌ها تأیید کردند که پتانسیل عمل (action potential) از اصل همه‌یا‌هیچ پیروی می‌کند، پتانسیل غشایی حالت استراحت (resting membrane potential) را خنثی کرده و فراتر می‌رود. صدای پتانسیل عمل، که از طریق بلندگو شبیه تق‌تق مسلسل بود، فعالیت الکتریکی مغز خرچنگ را آشکار کرد. این یافته‌ها اهمیت انتخاب جانور مناسب را برای درک مکانیسم‌های عصبی نشان داد.

در مقابل دستگاه‌های ساده، قشر مخ (cortex) پستانداران پیچیدگی بیشتری دارد. وید مارشال پژوهشی کلاسیک درباره‌ی بازنمایی حس بساوایی (touch receptors) در مغز گربه‌ها و میمون‌ها انجام داد. او کشف کرد که بخش‌هایی از بدن، مانند دست‌ها و چهره، در قشر حسی بدنی (somatosensory cortex) در قطعه‌ی آهیانه‌ای (parietal lobe) بازنمایی می‌شوند. وقتی پای گربه لمس می‌شد، واکنش الکتریکی در نورون‌های قشر حسی بدنی رخ می‌داد. مارشال و فیلیپ بارد نشان دادند که بخش‌های مجاور بدن (مانند انگشتان) در قشر حسی بدنی نیز مجاور هم بازنمایی می‌شوند.

ویلدر پنفیلد این یافته‌ها را در انسان‌ها تأیید کرد و نشان داد که نواحی حساس بدن، مانند کف دست، فضای وسیع‌تری در قشر حسی بدنی اشغال می‌کنند [تصویر ۷-۴]. مارشال همچنین دریافت که گیرنده‌های نور در شبکیه در قشر بینایی (occipital lobe) و امواج صوتی در قطعه‌ی گیجگاهی (temporal lobe) به‌صورت منظم بازنمایی می‌شوند. این سازمان‌دهی موضع‌نگارانه (توپوگرافی) نشان می‌دهد که اطلاعات حسی در مغز به‌ترتیبی مشابه ترتیب اندام‌ها در بدن مرتب شده‌اند.

نقشه‌ی حسی-مکانی مغز، که حس بساوایی را در قشر حسی بدنی نشان می‌دهد، از گیرنده‌های پوستی آغاز می‌شود که محرک‌ها (مانند نیشگون) را به پیام الکتریکی تبدیل می‌کنند. این پیام‌ها از عصب‌راهه‌ها به ساقه‌ی مغز و تالاموس رسیده و در قشر حسی بدنی پردازش می‌شوند. تحریک نقاط مجاور پوست (مانند دو انگشت) نورون‌های مجاور در مغز را فعال می‌کند. این نقشه‌ی دقیق در عصب‌شناسی بالینی کاربرد دارد، زیرا رابطه‌ی یک‌به‌یک (one-to-one) بین بدن و مغز امکان شناسایی محل اختلالات عصبی را فراهم می‌کند.

برای مثال، صرع جکسونی، که جان هیولینگز جکسون توصیف کرد، با بی‌حسی یا سوزش در یک نقطه (مانند انگشتان) آغاز شده و به سایر بخش‌های بدن در همان سمت گسترش می‌یابد. این توالی با نقشه‌ی قشر حسی بدنی توضیح داده می‌شود، جایی که فعالیت الکتریکی غیرعادی از ناحیه‌ی بازنمایی دست به ناحیه‌ی پا پیش می‌رود. این یافته‌ها درک ما از سازمان‌دهی اطلاعات حسی در مغز را دگرگون کردند.


📓 در جست‌وجوی حافظه: پیدایش دانش نوین ذهن
✍ اریک کندل
®️ سلامت رنجبر

🆔 @Chekide_ha