فرارو- دانشمندان علوم اعصاب موفق شدند با ثبت مستقیم فعالیت الکتریکی مغز بیماران، شواهدی بی سابقه به دست آورند که نشان می دهد تالاموس به عنوان نگهبان آگاهی پیش از قشر مغز وارد عمل شده و مسیر تجربه ی آگاهانه را هدایت می کند.

به نقل از سای پست، پژوهشی تازه که در نشریه ی Science منتشر شده، نشان می دهد ساختاری در مغز به نام تالاموس نقش محوری در شکل گیری آگاهی بصری ایفا می کند. پژوهشگران با ثبت مستقیم فعالیت الکتریکی مغز پنج بیمار در جریان یک آزمایش دیداری، دریافتند که بخش های خاصی از تلاموس در لحظه هایی که افراد نسبت به محرک های بصری آگاه می شوند، زودتر و قوی تر فعال می شوند.

این یافته ها نشان می دهد که هسته های میان لایه ای و میانی تالاموس مانند یک دروازه عمل کرده و با اثرگذاری بر قشر پیش پیشانی (prefrontal cortex)، فرایند ادراک آگاهانه را آغاز می کنند.

تالاموس ساختاری کوچک و بیضی شکل است که در عمق مغز قرار دارد. این بخش به عنوان یک مرکز انتقال عمل می کند و اطلاعات حسی همچون دیدن، شنیدن و لمس را به قشر مخ می رساند؛ جایی که تفسیر و پردازش واقعی رخ می دهد. افزون بر این نقش انتقالی، تالاموس در تنظیم هوشیاری، خواب و تمرکز نیز نقش مهمی دارد.

تا مدت ها، دانشمندان تالاموس را بیشتر یک بازیگر پشتیبان می دانستند؛ ساختاری که برای بیدار ماندن و توجه حیاتی است، اما منبع اصلی تجربه ی آگاهانه به شمار نمی آمد. مطالعه ی جدید این دیدگاه را به چالش کشیده و شواهد تازه ای ارائه می دهد مبنی بر این که تالاموس تنها پیام رسان نیست، بلکه می تواند فعالانه تعیین کند چه اطلاعاتی وارد آگاهی ما شود.

برای بررسی این فرضیه، گروه پژوهشی از موقعیتی نادر استفاده کرد: پنج مرد بزرگسال که برای درمان سردردهای شدید و مقاوم به دارو تحت عمل جراحی قرار گرفته بودند. در جریان درمان، الکترودهایی موسوم به sEEG در عمق مغز این بیماران کار گذاشته شد که امکان ثبت لحظه به لحظه ی فعالیت عصبی در بخش های گوناگون از جمله تالاموس و قشر پیش پیشانی را فراهم می کرد.

شرکت کنندگان باید در یک تکلیف دیداری شرکت می کردند که تصاویر را در مرز میان آگاهانه و ناآگاهانه نمایش می داد. در هر مرحله، یک الگو به طور کوتاه در یکی از طرفین نقطه ی مرکزی ظاهر می شد: گاهی روشن و واضح، گاهی بسیار کمرنگ و دشوار برای تشخیص، و گاهی اصلاً تصویری نشان داده نمی شد. پس از هر آزمایش، شرکت کنندگان با حرکت چشم مشخص می کردند آیا تصویر را دیده اند و در کدام سمت ظاهر شده است.

این طراحی به دانشمندان اجازه داد فعالیت مغزی را در شرایطی که فرد آگاهانه محرک را می دید با شرایطی که همان ورودی بصری وجود داشت ولی فرد چیزی گزارش نمی کرد، مقایسه کنند. چنین مقایسه ای فرآیندهای عصبی مرتبط با آگاهی را از صرفاً دریافت حسی متمایز کرد.

نتایج نشان داد بخش هایی در عمق تالاموس، به ویژه هسته ی مرکزی میانی، هسته ی میانی-پشتی و هسته ی پارافاسیکولار، هنگام گزارش آگاهانه ی محرک، فعالیت بیشتری داشتند. این بخش ها که به نام هسته های میان لایه ای و میانی شناخته می شوند، زودتر و قوی تر از سایر بخش های تالاموس و حتی زودتر از قشر پیش پیشانی فعال می شدند.

تحلیل های بیشتر نشان داد که این هسته های سطح بالا در لحظه های آگاهی، سیگنال های الکتریکی قوی تر، نوسان های کم فرکانس بیشتر و فعالیت همزمان تر تولید می کنند. زمان آغاز این فعالیت، حدود 200 میلی ثانیه پس از نمایش محرک، با نخستین نشانه های شناخته شده ی ادراک آگاهانه در مطالعات پیشین هم خوانی داشت.

به گفته ی پژوهشگران، این نتایج بیانگر آن است که تالاموس تنها یک گیرنده ی منفعل نیست، بلکه به طور فعال مسیر آگاهی را تنظیم کرده و با ارسال پیام به قشر پیش پیشانی، شبکه ای هماهنگ در مغز ایجاد می کند که از تجربه ی آگاهانه پشتیبانی می کند.

دانشمندان همچنین بررسی کردند که این سیگنال ها چگونه در مغز جابه جا می شوند. آن ها به ویژه به نوسان های عصبی در بازه ی فرکانسی تتا (4 تا 8 هرتز) توجه کردند؛ نوسان هایی که با کنترل شناختی و آگاهی مرتبط هستند. تحلیل ها نشان داد هسته های میان لایه ای و میانی تالاموس هنگام آگاهی، هماهنگی بیشتری با قشر پیش پیشانی برقرار می کنند.

جالب این که فعالیت تالاموس گاه حتی پیش از نمایش محرک آغاز می شد. این فعالیت پیش محرکی در آزمایش هایی که شرکت کنندگان بعداً گزارش آگاهی می دادند، هماهنگ تر بود؛ به این معنا که تالاموس شاید حالت آماده باشی برای مغز فراهم می کند تا احتمال ورود محرک به آگاهی افزایش یابد.

این پژوهش نخستین مطالعه ای است که چنین ثبت دقیقی از چندین هسته ی تالاموسی در انسان به دست می دهد. مطالعات قبلی با روش هایی مانند fMRI یا MEG تنها نشانه های کلی از نقش تالاموس در آگاهی ارائه کرده بودند، اما فاقد دقت زمانی و مکانی لازم بودند. استفاده از sEEG در این مطالعه فرصتی بی نظیر برای مشاهده ی پویایی ساختارهای عمقی مغز فراهم کرد.

یافته ها نشان می دهد که آگاهی صرفاً پدیده ای وابسته به قشر مخ نیست؛ بلکه تالاموس نقشی فعال و اولیه در دسترس پذیر کردن اطلاعات حسی برای ذهن ایفا می کند. موقعیت منحصر به فرد تالاموس به عنوان مرکزی که با بخش های گسترده ی قشری و زیرقشری در ارتباط است، به آن امکان می دهد الگوهای پیچیده ی فعالیت عصبی را هماهنگ کند؛ الگویی که برای پیدایش آگاهی ضروری است.

با این حال، نویسندگان به محدودیت هایی هم اشاره می کنند: این تحقیق تنها بر روی پنج بیمار مرد انجام شد که به دلیل مشکلات پزشکی خاص تحت کاشت الکترود قرار گرفته بودند. گرچه توانایی شناختی و بینایی آن ها سالم بود، اما نمی توان نتایج را به کل جمعیت تعمیم داد.

همچنین جای گذاری الکترودها بر اساس نیاز درمانی تعیین شده بود، نه اهداف پژوهشی؛ بنابراین ممکن است بخش هایی از مغز به طور کامل بررسی نشده باشند. افزون بر این، هرچند مطالعه ی حاضر نشان می دهد هسته های تالاموسی آغازگر فرایند آگاهی هستند، اما نقش قشر مغز را نیز نمی توان نادیده گرفت.

قشر پیش پیشانی، به ویژه نواحی جانبی، در جریان آگاهی فعال باقی می ماند و در شبکه های عصبی هماهنگ شرکت می کند. به بیان دیگر، تالاموس احتمالاً نقش نگهبان را بر عهده دارد، در حالی که قشر مغز محتوای تجربه را گسترش می دهد.

این تحقیق مسیر تازه ای برای درک یکی از اساسی ترین پرسش های علوم اعصاب می گشاید: آگاهی چگونه در مغز پدید می آید؟ شواهد تازه نشان می دهد که پاسخ را باید نه تنها در قشر مخ، بلکه در ساختارهای عمقی تر مانند تالاموس جست وجو کرد. چنین دانشی در آینده می تواند برای درمان اختلالات هوشیاری، بهبود روش های بیهوشی یا حتی توسعه ی فناوری های رابط مغز و رایانه کاربردهای گسترده ای داشته باشد.