انعطاف‌پذیری مغز و شناخت
بخش 1: ساختار و سازمان موضوع
«انعطاف‌پذیری مغز به توانایی سیستم عصبی برای تغییر ساختار و عملکرد خود در طول زندگی، در پاسخ به تنوع محیطی اشاره دارد. اگرچه این اصطلاح اکنون به طور معمول در روانشناسی و علوم اعصاب مورد استفاده قرار می‌گیرد، به راحتی تعریف‌شدنی نیست و برای اشاره به تغییرات در سطوح مختلفی در سیستم عصبی، از تغییرات سطح مولکولی مانند تغییرات در بیان ژن تا رفتار استفاده می‌شود.»[1] سه شکل اصلی انعطاف‌پذیری در زیر شرح داده شده‌اند: انعطاف‌پذیری سینپسی، تولید نورون و پردازش جبران‌کننده عملکردی.
انعطاف‌پذیری سینپسی
هنگامی که در یادگیری و تجربه جدید درگیر می‌شویم، مغز مسیرهای عصبی را ایجاد می‌کند. مسیرهای عصبی یا مدارها، مسیرهایی هستند که از نورون‌های ارتباط‌برقرار ساخته شده‌اند. این مسیرها در مغز از طریق یادگیری و تمرین ایجاد می‌شوند؛ مثل اینکه یک راه کوهستانی از طریق استفاده روزانه از همان مسیر توسط چوپان و گله‌اش ایجاد می‌شود. در یک مسیر عصبی در یک نقطه ملاقات، سینپس، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. هر بار که دانش جدیدی کسب می‌شود (از طریق تمرین مکرر)، ارتباط یا انتقال سینپسی بین نورون‌های درگیر تقویت می‌شود. ارتباط بهتر بین نورون‌ها به این معنی است که سیگنال‌های الکتریکی به طور مؤثرتری در طول مسیر جدید حرکت می‌کنند. برای مثال، هنگام تلاش برای شناخت یک پرنده جدید، اتصالات جدیدی بین نورون‌های خاصی ایجاد می‌شوند. نورون‌های قشر بینایی به رنگ گلویش توجه می‌کنند، درحالی‌که دیگران در قشر شنوایی به صدای خاص آن توجه می‌کنند و باز هم دیگران به نام پرنده توجه دارند. برای شناختن پرنده، نام و ویژگی‌های آن، رنگ، آواز و نام به طور مکرر مورد توجه قرار می‌گیرند. بازدید از مدار عصبی و دوباره‌ایجاد انتقال نورونی بین نورون‌های درگیر در هر تلاش جدید، کارآیی انتقال سینپسی را افزایش می‌دهد. ارتباط بین نورون‌های مرتبط تسهیل می‌شود، شناخت سریع‌تر و سریع‌تر می‌شود. انعطاف‌پذیری سینپسی شاید ستونی است که بر آن انعطاف‌پذیری شگفت‌انگیز مغز استوار است.
تولید نورون
در حالی‌که انعطاف‌پذیری سینپسی از طریق بهبود ارتباط در سایت سینپسی بین نورون‌های موجود حاصل می‌شود، تولید نورون به تولد و انتشار نورون‌های جدید در اشاره دارد. برای مدت زمان بسیار طولانی، ایده تولد نورونی مستمر در مغز بالغ را هرتیکال تلقی می‌کردند. دانشمندان بر این باور بودند که نورون‌ها می‌میرند و هرگز توسط نورون‌های جدیدی جایگزین نمی‌شوند. از سال 1944، اما بیشتر در سال‌های اخیر وجود تولید نورون از نظر علمی تثبیت شده است و ما می‌دانیم که وقتی سلول‌های بنیادی، نوع خاصی از سلول‌هایی که در gyrus دندانی، هیپوکمپوس و احتمالاً در قشر پیش‌پیشانی قرار دارند، به دو سلول تقسیم می‌شوند: یک سلول بنیادی و سلولی که به یک نورون کاملاً مجهز به axon و dendrites تبدیل می‌شود رخ می‌دهد. این نورون‌های جدید سپس به مناطق دوردست مغز مهاجرت می‌کنند که در آنجا مورد نیاز هستند و بنابراین پتانسیل آن را دارند که به مغز اجازه دهند تا عرضه نورون‌های خود را تجدید کند. از تحقیقات حیوانی و انسانی مشخص است که مرگ ناگهانی نورونی (برای مثال پس از سکته مغزی) یک محرک قوی برای تولید نورون است.
انعطاف‌پذیری جبران‌کننده عملکردی
پسرفت نوروبیولوژیکی که با سن پیش می‌آید، به خوبی در ادبیات تحقیقی مستند شده است و توضیح می‌دهد که چرا بزرگسالان مسن‌تر در تست‌های عملکرد نوروشناختی بدتر از بزرگسالان جوان عمل می‌کنند. تعجب‌آور این است که همه بزرگسالان مسن‌تر عملکرد کمتری از خود نشان نمی‌دهند. برخی به اندازه همتایان جوان‌تر خود عمل می‌کنند. این مزیت رفتاری غیرمنتظره برای گروه فرعی از افراد مسن به طور علمی بررسی شده است و مشخص شد که هنگام پردازش اطلاعات جدید، بزرگسالان مسن‌تر با عملکرد بالاتر، از همان مناطق مغزی استفاده می‌کنند که بزرگسالان جوان‌تر، اما همچنین مناطق اضافی مغزی را نیز فعال می‌کنند که بزرگسالان جوان و بزرگسالان مسن‌تر با عملکرد پایین فعال نمی‌کنند. محققان در خصوص بیش‌بهره‌برداری از مناطق مغزی در بزرگسالان مسن‌تر با عملکرد بالاتر تفکر کرده‌اند و به طور کلی به این نتیجه رسیده‌اند که بهره‌برداری از منابع شناختی اضافی استراتژی جبران‌کننده را منعکس می‌کند. در حضور کاهش مرتبط با سن و کاهش انعطاف‌پذیری سینپسی که با سن همراه است، مغز، یک بار دیگر انعطاف‌پذیری چند‌منبعی خود را نشان می‌دهد و شبکه‌های نوروشناختی خود را دوباره سازمان‌دهی می‌کند. مطالعات نشان می‌دهند که مغز به این راه‌حل عملکردی از طریق فعال‌سازی مسیرهای عصبی جایگزین، که اغلب مناطقی را در هر دو نیمکره فعال می‌کند (وقتی تنها یک نیمکره در بزرگسالان جوان‌تر فعال می‌شود)، دست می‌یابد.
بخش 2: عملکرد و رفتار
یادگیری، تجربه و محیط
ما دیده‌ایم که پلاستیسیتی خاصیتی از مغز است که به آن اجازه می‌دهد تا خصوصیات بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی خود را تغییر دهد. با این حال، همانطور که مغز تغییر می‌کند، عملکرد و رفتار به‌طور موازی تغییر می‌یابند. در سال‌های اخیر ما یاد گرفته‌ایم که تغییرات مغزی در سطح ژنتیکی یا سیناپسی توسط طیف گسترده‌ای از عوامل محیطی و تجربی ایجاد می‌شوند. یادگیری جدید در قلب پلاستیسیتی قرار دارد و مغز تغییر‌یافته شاید آشکارترین تجلی آن است که یادگیری جدید رخ داده است، که توسط محیط فراهم شده است. یادگیری جدید به اشکال متعددی و به دلایل مختلفی و در هر زمان از طول عمر ما رخ می‌دهد. برای مثال، کودکان دانش را در مقادیر زیاد کسب می‌کنند و مغز آنها در این دوره‌های یادگیری فشرفته جدید به‌طور قابل‌توجهی تغییر می‌کند. یادگیری جدید ممکن است در حضور آسیب عصبی ناشی از، برای مثال از طریق آسیب یا سکته مغزی نیز ضروری باشد، زمانی که عملکردهای پشتیبانی‌شده توسط ناحیه آسیب‌دیده مغز مختل می‌شوند، و باید دوباره یاد گرفته شوند. یادگیری جدید می‌تواند ذاتی فرد باشد و توسط تشنگی به دانش هدایت‌شود. تنوع شرایط برای یادگیری جدید این سؤال را مطرح می‌کند که آیا مغز هر زمان چیزی یاد می‌گیرد تغییر خواهد کرد. تحقیقات نشان می‌دهد که این‌گونه نیست. به نظر می‌رسد که مغز دانش جدید کسب خواهد کرد، و بدین‌ترتیب پتانسیل خود را برای پلاستیسیتی عملی خواهد کرد، اگر یادگیری جدید از نظر رفتاری مناسب باشد. برای اینکه یادگیری مغز را از نظر فیزیولوژیکی نشان‌خور کند، آن یادگیری باید منجر به تغییرات رفتاری شود. به عبارت دیگر یادگیری جدید باید از نظر رفتاری مرتبط و ضروری باشد. برای مثال یادگیری جدیدی که بقای موجود زنده را تضمین می‌کند توسط این موجود ادغام‌شده و به عنوان رفتار پذیرفته می‌شود و در نتیجه، مغز تغییر خواهد کرد. شاید بیشتر از این اهمیتی دارد میزان پاداشی‌بودن یک تجربه یادگیری. برای مثال، یادگیری جدید به‌شکل بازی تعاملی به‌ویژه برای پلاستیسیتی مغزی مساعد است و افزایش فعالیت PFC را نشان داده است. همچنین، در این زمینه تامین انگیزه، ما به سنت کهن‌الزمان فراهم‌کردن تقویت و پاداش برای کودکان در حین انجام یادگیری اشاره خواهیم کرد.
درک شرایط برای القاء پلاستیسیتی
در چه مرحله‌ای از عمر، مغز احتمال‌تر است که هنگام معرض‌پذیری به تحریک محیطی تغییر کند؟ به نظر می‌رسد که الگوهای پلاستیسیتی در سنین مختلف متفاوت است و هنوز بسیاری از چیزها درباره برهم‌کنش میان نوع فعالیتی که پلاستیسیتی را القاء می‌کند و سن فرد نامعلوم است. با این حال، می‌دانیم که فعالیت‌های فکری و ذهنی پلاستیسیتی مغزی را القاء می‌کنند زمانی که در بزرگسالان سالمند یا در بزرگسالان مسن با اختلال تحت‌الشعوری اعمال می‌شوند. مهم‌تر از این، به نظر می‌رسد که مغز حتی پیش از تولد موجود زنده قابل انعطاف برای تغییر مثبت و منفی است. مطالعات حیوانی نشان می‌دهد که زمانی که مادران باردار در محیط‌های غنی و تحریک‌کننده قرار می‌گیرند، تعداد سیناپس فرزندان آنها در نواحی خاص مغز افزایش می‌یابد. برعکس، زمانی که استرس خفیفی به مادران باردار وارد شود، فرزندان او بعداً کاهش تعداد نورون PFC را نشان دادند. علاوه بر این، به نظر می‌رسد که PFC نسبت به سایر قسمت‌های مغز بیشتر تحت تأثیر تحریکات محیطی قرار می‌گیرد. این یافته‌ها پیامدهای مهمی برای بحث «طبیعت» در برابر «پرورش» دارند، زیرا به نظر می‌رسد که «پرورش» ممکن است تغییرات را در بیان ژن نورونی ایجاد کند. پلاستیسیتی مغزی چگونه تکامل می‌یابد و تأثیر مدت زمان اعمال تحریک محیطی چیست؟ این سؤال بسیار مهمی برای مسائل درمانی است و تحقیقات حیوانی ژنتیکی پاسخ‌های بنیادی را ارائه می‌دهد که برخی ژن‌ها حتی در کوتاه‌ترین دوره تحریک تحت تأثیر قرار می‌گیرند، ژن‌های اضافی با تحریک مدت‌دار بیشتر تحت تأثیر قرار می‌گیرند، در حالی که برخی دیگر هیچ تغییری نمی‌یابند یا روند تغییر را معکوس می‌کنند. اگرچه استفاده عام‌الاستفاده از واژه پلاستیسیتی ارزش‌های مثبتی داشته است، پلاستیسیتی به تمام راه‌های تغییر مغز اشاره می‌کند، و برخی از این تغییرات ممکن است با عملکرد و رفتار مختل همراه باشند. تمرین برای القاء پلاستیسیتی مغزی ایده‌آل به نظر می‌رسد. این تمرین سیستماتیکی را فراهم می‌کند که برای ایجاد مدارهای عصبی جدید و تقویت اتصالات سیناپسی میان نورون‌های مدار ضروری است. با این حال، همانطور که دیده‌ایم، در غیاب منفعتی رفتاری ملموس، مغز به‌طور موثر یاد نخواهد گرفت. بنابراین، اهمیت ادغام اهداف فوق‌العاده شخصی‌شده و مرتبط با تمرین را نمی‌توان بیش‌ازحد تأکید کرد.
[1]تعریف اقتباس‌شده از: Kolb, B., Muhammad, A., & Gibb, R., Searching for factors underlying cerebral plasticity in the normal and injured brain, Journal of Communication Disorders (2010), doi:10.1016/j.jcomdis.2011.04.007
این بخش از کار کلب، ب.، محمد، ا.، و گیب، ر.، جستجو برای عوامل زیربنایی پلاستیسیته مغزی در مغز سالم و آسیب‌دیده، مجله اختلالات ارتباطی (۲۰۱۰)، doi:10.1016/j.jcomdis.2011.04.007 استخراج شده است
ایران