آیا مغز واقعاً ماژولاره؟ یا همه چیز، همه‌جا، همزمان؟

یکی از سوالاتی که از همون اوایل نوروساینس ذهن آدم‌ها رو درگیر کرده بود این بود که آیا مغز ماژولار (Modular) هست یا نه؟ ماژولار به این معنی که هر ناحیه از مغز مسئول یک کار مشخصه؛ مثلاً بینایی تو Visual Cortex پردازش میشه، خاطرات تو هیپوکمپه و تصمیم‌گیری هم جایگاه اختصاصی خودش رو داره (البته این مثال‌ها بسیار ناقص و حتی غلطن اما منظور رو میرسونن).
معمولاً ریشه نگاه ماژولار رو به Gall و جمجمه‌شناسی معروفش (Phrenology) نسبت میدن، اما شواهد علمی و محکم‌تری که از کارهای Broca و Wernicke روی بیماران آسیب مغزی به دست اومد، نشون داد که آسیب به نقاط خاص، عملکردهای خاصی (مثل گفتار یا فهم زبان) رو مختل می‌کنه.
اما بعدش Karl Lashley با آزمایش‌های معروفش نشون داد که انگار همه‌ی نواحی کرتکس تقریباً به یک اندازه در رفتار نقش دارن و ایده "Equipotentiality" رو مطرح کرد که عملاً ماژولاریتی رو به چالش کشید. ولی خب، با ظهور الکتروفیزیولوژی و کارهای درخشان Hubel و Wiesel، و همینطور مطالعات Penfield و Mountcastle ورق دوباره به نفع ماژولار بودن برگشت و از اونجا به بعد شد پیش‌فرض اصلی ما.

اما این پیش‌فرض در دهه‌ی اخیر، مخصوصاً با داده‌های جدید از موش، آسیب‌های جدی دیده. من در دو جلسه از آزمایشگاه نوروسینتکس (یک و دو) مفصلاً درباره این موضوع صحبت کردم و اونجا این مقاله مهم رو ارائه دادم. این مطالعه و کارهای مشابه نشون میدن که حتی رفتارهای خودانگیخته (Spontaneous) و حرکات ریز صورت موش، باعث ایجاد فعالیت‌های گسترده در تقریباً سرتاسر مغز میشن؛ شواهدی که نشون میده احتمالاً بسیاری از عملکردها به صورت توزیع‌شده (Distributed) در مغز پردازش میشن. علاوه بر این کارهای مهم دیگه‌ای مثل این مقاله و کارهای اخیر IBL که سامان اینجا دربارش صحبت کرده نشون میدن که بسیاری از عملکردهای شناختی‌تر هم به‌صورت گسترده‌ای پردازش میشن.

در چند سال اخیر آدم‌ها دارن تلاش میکنن تا یک تفسیری از این مشاهدات بدن و خب برای همین داره مقالات مروری جالبی درمیاد. مقاله‌ی جدید از لب Freedman که در Nature Reviews Neuroscience چاپ شده، اول یک تاریخ نه‌چندان کاملی از این منازعه میگه و تا حدی تلاش می‌کنه تا مشاهدات رو دسته‌بندی کنه و بعدش هم با توجه به بایاس داشتن دوستان میمون‌کار بر روی مطالعات میمون (!) با مرور داده‌های پریمات‌ها سعی می‌کنه در این باره قضاوت کنه. حرف اصلیشون هم اینه که نه ماژولار محضه و نه همه‌چیز همه‌جا! که خب راستش جواب خوبی نیست چون این واضحه! کمتر کسی هست که الان در یکی از دو سر این طیف باشه.

اما خب این مقاله برای من دوتا چیز جالب داشت. اولاً برای اینکه نشون بده در مطالعات میمون هم اوضاع جالب نیست و نمیشه گفت ماژولاره، دست می‌ذاره روی سه‌تا از تسک‌هایی که بسیار در میمون مطالعه شدن. تسک‌های معروف Romo، Shadlen و تسک خودشون که برمیگرده به کارهای Miller. نکته جالب اینه که در این تسک‌ها هم سیگنال‌های شناختی (مثل Decision Variable) تقریباً در هرجایی که ازش ثبت گرفتن پیدا شده!
ثانیاً ایده جالب مقاله اینه که این فعالیت‌های گسترده ممکنه بازتابی از "حرکات ریزِ ناخواسته" (Micro-movements) باشن. مثل یه پوکر‌باز که وقتی دستش خوبه ناخودآگاه یه تیک عصبی داره، مغز هم موقع فکر کردن، وضعیت بدنی یا حرکات ریز چشم رو تغییر میده و همین باعث فعال شدن شبکه گسترده‌ای از نواحی حرکتی میشه. در این راستا به مقالات جالبی هم ارجاع میده که نشون میدن خیلی از این حرکات ناخواسته بایاس دارن به سمت انتخاب نهایی. اما خب با وجود جذابیت این نکته، دلیلی نمیگه که چرا باید این‌ها تقریباً در همه‌جای مغز پخش بشن. و البته توضیحی هم برای مشاهداتی که در حالت بدون تسکه نمیده.

نهایتاً مقاله پیشنهاد می‌کنه که میزانِ گستردگیِ فعالیت مغز به "Cognitive Demand" بستگی داره. هرچقدر تسک پیچیده‌تر باشه، مغز از حالت ماژولار فاصله می‌گیره و شبکه وسیع‌تری رو بسیج می‌کنه. واقعیت اینه که این نگاه در پس ذهن بسیاری از نوروساینتیست‌های برجسته وجود داره. مثلاً این ترم من از تقریباً هرکی این سوال رو پرسیدم جوابش این بود که چون این موش‌ها over train شدن بنابراین سیگنال‌ها همه‌جا پخش شدن. اما دقت کنید که این نگاه هرچند که درست بنظر میاد و شواهد خوبی از جمله این مقاله داره، دوتا سوال اساسی رو بدون جواب میذاره. اولاً چرا و چطور training سیگنال‌ها رو همه جا پخش می‌کنه. ثانیاً چرا در حالت بدون تسک‌ هم برای بسیاری از سیگنال‌ها این مشاهده برقراره. خلاصه این موضوع یکی از سوالات باز حال حاضر نوروساینسه و من شخصاً براش اشتیاق زیادی دارم!

https://www.nature.com/articles/s41583-025-00992-5

@Neuro_Syntax