تحقیقات جدید نشان می‌دهد که حرکت و احساسات و برنامه‌ریزی در مغز به هم مرتبط هستند

عمل به ظاهر ساده رسیدن به یک فنجان قهوه نیازمند تلاش زیادی از سوی مغز است.

باید مسیری را برای رسیدن به فنجان برنامه ریزی کند، ده ها ماهیچه را کنترل کند، تنظیماتی را بر اساس بازخورد از چشم ها و انگشتان انجام دهد و تمرکز خود را روی هدف حفظ کند: یک تکان خوشمزه کافئین.

و معلوم می شود که کتاب های درسی پزشکی ممکن است در مورد چگونگی وقوع همه اینها اشتباه کنند. این کتاب ها مدلی از مغز را نشان می دهند که در آن قشر حرکتی تنها حرکت را کنترل می کند.

اما دانشمندان دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس دریافته‌اند که به نظر می‌رسد مناطقی از قشر حرکتی مغز که قبلاً نادیده گرفته شده بود، کنترل ماهیچه‌های خاص را با اطلاعات مربوط به کل بدن و مغز مرتبط می‌کند.

در نتیجه، عمل مثلاً رسیدن به یک فنجان قهوه می تواند مستقیماً بر فشار خون و ضربان قلب تأثیر بگذارد. و این حرکت به طور یکپارچه در سیستم های مغزی درگیر در برنامه ریزی، اهداف و احساسات ادغام می شود.

با این حال، کتاب‌های درسی هنوز قشر حرکتی را به تصویر می‌کشند که در آن «منطقه‌ای که انگشت شما را کنترل می‌کند به ناحیه‌ای متصل نمی‌شود. [that asks]، ‘امروز چه کار خواهم کرد؟’ دکتر نیکو دوزنباخ، نویسنده این مطالعه و دانشیار عصب شناسی و رادیولوژی می گوید.

ایوان گوردون، استادیار رادیولوژی و نویسنده اول این مطالعه، می‌گوید: اما داده‌های ام‌آر‌آی شک کمی باقی می‌گذارد که «این سیستم به هم پیوسته وجود دارد». همیشه وجود داشت، اما ما به خاطر آموزش‌هایمان، به خاطر چیزهایی که در اولین کلاس علوم اعصاب یاد گرفتیم، آن را درک نکرده بودیم.»

نتایج، که در سال 2022 به صورت آنلاین پیش‌نمایش شد، مورد توجه و حمایت بسیاری از دانشمندان مغز و جراحان مغز و اعصاب قرار گرفت.

پیتر استریک، رئیس زیست‌شناسی عصبی در دانشگاه پیتسبورگ می‌گوید: «من این را به‌عنوان یک تغییر واقعاً اساسی در نحوه مشاهده قشر حرکتی می‌دانم.

به چالش کشیدن خرد متعارف

این یافته شامل نواری از بافت مغز به نام قشر حرکتی اولیه است. همانطور که از نام آن پیداست، این ناحیه منبع اصلی سیگنال هایی است که حرکات ارادی را کنترل می کند.

کتاب‌های درسی قشر حرکتی اولیه را به‌عنوان یک نوار پیوسته با بخش‌هایی که به گروه‌های عضلانی خاص، از زبان تا انگشتان پا اختصاص دارد، نشان می‌دهند.

این دیدگاه به دهه 1930 بازمی‌گردد، زمانی که وایلدر پنفیلد، جراح مغز و اعصاب کانادایی، نقشه‌برداری از مغز بیماران صرعی خود را با اعمال جریان‌های الکتریکی به مناطقی در قشر حرکتی آغاز کرد. در نهایت، پنفیلد بخش هایی را شناسایی کرد که به طور قابل اعتمادی باعث حرکت پا، انگشت یا زبان می شوند.

نقشه دستی پنفیلد از قشر حرکتی اولیه از آن زمان تاکنون بر این میدان تسلط داشته است، حتی اگر چندین تیم نقص هایی را در برخی از جزئیات مشاهده کرده اند.

بنابراین تیم دوزنباخ زمانی که شروع به دیدن نکاتی درباره یک سازمان بسیار متفاوت کردند، متحیر شدند. سرنخ ها به شکل داده های تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی با وضوح بالا (fMRI) از مغزهای فردی به دست آمد.

دوزنباخ می‌گوید آنچه که آنها می‌دیدند «اگر کتاب‌های درسی درست بودند، منطقی نبود».

گوردون متوجه شد که داده های MRI حاکی از وجود مناطق مهمی بین بخش های پنفیلد است. این نواحی قشر دارای اتصالات زیادی بودند، اما نه به عضلات. در عوض، این اتصالات به مناطقی در سراسر مغز منتهی شد، از جمله آنهایی که اندام های داخلی مانند قلب و ریه ها را کنترل می کنند.

در ابتدا، گوردون به آنچه که می دید شک کرد. او تعجب کرد: “آیا این فقط چیز عجیبی در مورد داده هایی است که ما جمع آوری کرده ایم یا در افراد دیگر وجود دارد؟”

بنابراین تیم شروع به تجزیه و تحلیل داده های fMRI جمع آوری شده توسط گروه های دیگر کرد. یافته های خودشان را تایید کرد.

دوزنباخ می‌گوید: «این فکر بدعت‌گذار مبنی بر اینکه شاید این درست است و کتاب اشتباه است، آغاز شد.

اما اگر این بخش‌های بافت مغز برای کنترل ماهیچه‌ها نبودند، چه می‌کردند؟ برای یافتن این موضوع، تیم به دانشمند اصلی خود: نیکو دوزنباخ مراجعه کردند.

گوردون با خنده می گوید: «ما نیکو را برای مدت طولانی در اسکنر قرار دادیم و از او خواستیم کارهای بسیار متفاوتی انجام دهد تا اینکه متوجه شدیم.

آنها دوزنباخ را مجبور کردند کارهای پیچیده ای مانند چرخش دست چپ خود در یک جهت در حالی که پای راست خود را در جهت مخالف می چرخاند انجام دهد. این وظایف به مغز او نیاز داشت که قبل از انجام حرکاتش برنامه ریزی کند.

آزمایش‌ها چیزی شگفت‌انگیز را در مورد امتداد مرموز بافت مغز نشان داد.

گوردون می‌گوید: «ما دریافتیم که این نواحی در قشر حرکتی در این مرحله برنامه‌ریزی فعال‌تر بودند و این چیزی است که ما را در مسیر درست راهنمایی می‌کند.

ناحیه دیگری از مغز، به نام قشر پیش حرکتی، نقش مهمی در برنامه ریزی حرکات دارد، اما نواحی یافت شده توسط تیم گوردون و دوزنباخ در خود قشر حرکتی اولیه بافته می شود.

دوزنباخ می‌گوید: «دو سیستم بهم پیوسته وجود دارد. بنابراین، برای مثال، درست زیر ناحیه ای که انگشتان دست را کنترل می کند، تیم منطقه ای را پیدا می کند که در “عمل یکپارچه سازی کل بدن” نقش دارد.

سپس این تیم به چندین پایگاه داده عظیم نگاه کردند که تعداد زیادی اسکن MRI را برای نشان دادن اتصالات در یک مغز معمولی ترکیب می‌کنند.

گوردون می‌گوید و یک بار دیگر شواهدی پیدا کردند که نشان می‌دهد نوار قشر حرکتی دارای نواحی متناوب است: یکی برای کنترل دقیق یک عضله خاص، سپس دیگری برای پیگیری کل بدن.

این تیم شروع به به اشتراک گذاشتن کشف خود با دانشمندان دیگر کرد، از جمله استریک، که آزمایشگاهش سیستم مشابهی را در میمون‌ها مشاهده کرده بود.

او می گوید: «گاهی اوقات شما این تجربه آها را دارید. “آنها برخی از داده های خود را به من نشان دادند و بلافاصله کلیک کردند.”

استریک می گوید که دیدگاه جدید قشر حرکتی اولیه ممکن است به توضیح چگونگی حل یک مشکل دشوار توسط مغز کمک کند.

او می‌گوید: «حتی حرکات ساده نیاز به کنترل دقیق همه سیستم‌های اندام دارند. “شما باید ضربان قلب را کنترل کنید. شما باید فشار خون را کنترل کنید. شما باید به اصطلاح پاسخ های جنگ و گریز را کنترل کنید.”

بنابراین منطقی است که همان نوار بافت مغزی که در حرکتی مانند ایستادن درگیر است به تمام آن نواحی دیگر مغز متصل شود.

سیستمی که حرکت و حالات ذهنی را به هم می‌پیوندد همچنین می‌تواند توضیح دهد که چرا وضعیت بدن ما با خلق و خوی ما تغییر می‌کند یا چرا ورزش باعث می‌شود احساس بهتری داشته باشیم.

استریک می گوید: “نحوه حرکت شما می تواند بر احساس شما تاثیر بگذارد. و احساس شما بر نحوه حرکت شما تاثیر خواهد گذاشت.” می‌دانی، مادرم به من می‌گفت راست بایست، حالت بهتر می‌شود. و شاید این درست باشد.”