دانشمندان استنفورد می‌گویند مغز انسان در واقع از دو اندام مجزا تشکیل شده است

با وجود قرن‌ها پژوهش علمی، مغز انسان همچنان یکی از ناشناخته‌ترین بخش‌های بدن به شمار می‌رود.

این اندام از ده‌ها میلیارد نورون تشکیل شده و هر نورون می‌تواند با سلول‌های عصبی مجاور خود ارتباط برقرار کند. مغز، با وزنی حدود ۱.۴ کیلوگرم، پیچیده‌ترین بخش بدن انسان است و از حرکت بدن و تفسیر حواس گرفته تا فرایندهای شناختی را مدیریت می‌کند.

حتی ساختار پایه مغز نیز همچنان موضوع بحث‌های علمی است. بر اساس پژوهشی تازه که در مجله Nature Neuroscience منتشر شده، گروهی از دانشمندان به سرپرستی پژوهشگران دانشگاه استنفورد به این نتیجه رسیده‌اند که مغز انسان از نظر فنی از دو اندام متمایز تشکیل شده است؛ دو بخشی که طی صدها میلیون سال، مسیرهای تکاملی جداگانه‌ای را طی کرده‌اند.

این یافته می‌تواند برداشت‌های رایج درباره چگونگی شکل‌گیری مغز را دگرگون کند؛ زیرا این دیدگاه را که مغز انسان همچون یک واحد یکپارچه عمل کرده و حاصل یک مسیر تکاملی واحد بوده، زیر سؤال می‌برد.

این کشف همچنین می‌تواند مسیرهای تازه‌ای برای رشد سلول‌های مغزی انسان در آزمایشگاه باز کند. چنین امکانی برای مطالعه بیماری‌های عصبی که ساقه مغز را درگیر می‌کنند، از جمله بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک یا ALS، اهمیت زیادی دارد.

این نتایج همچنین تا حدی از نظریه‌ای قدیمی حمایت می‌کند که بر اساس آن، انسان نوعی بخش ابتدایی‌تر مغز دارد که در زبان عامیانه مغز خزنده نامیده می‌شود. این بخش وظایف حیاتی مانند تنظیم ضربان قلب و تنفس را بر عهده دارد و بخش دیگری از مغز وظایف پیچیده‌تری همچون بیان خلاقانه، افسردگی و اضطراب را مدیریت می‌کند.

کایل لو، نویسنده ارشد پژوهش و دانشیار زیست‌شناسی تکوینی در دانشگاه استنفورد، گفت

ما برای نخستین بار نشان داده‌ایم که بخش جلویی مغز از سلول‌های پیش‌ساز کاملاً متفاوتی نسبت به بخش پشتی مغز شکل می‌گیرد. این کشف به ما امکان می‌دهد نورون‌های بخش پشتی مغز، یعنی مغز پسین، را در محیط آزمایشگاهی و درون ظرف کشت رشد دهیم و عملکرد آنها را بررسی کنیم.

مدل‌های سنتی مغز انسان نشان می‌دهند که بخش جلویی مغز مسئول تفکر سطح بالا و هوشیاری است، در حالی که بخش پشتی یا مغز پسین وظایف ابتدایی و حیاتی لازم برای ادامه زندگی، از جمله تنفس، را کنترل می‌کند. با این حال، رشد سلول‌های مربوط به مغز پسین در آزمایشگاه تاکنون دشوار بوده و همین مسئله روند بررسی بسیاری از بیماری‌های مرتبط با این بخش را کند کرده است.

پژوهشگران با بررسی دقیق نخستین مراحل رشد جنینی در مدل‌های موشی دریافتند که مغز پسین مسیری رشدی جداگانه اما هم‌زمان با مغز پیشین طی می‌کند. آنها مشخص کردند که جنین‌های موش دو نوع سلول پیش‌ساز مغزی متفاوت ایجاد می‌کنند؛ یک گروه در نهایت مغز پیشین و مغز میانی را شکل می‌دهد و گروه دیگر مسئول ایجاد مغز پسین است.

هر دو ناحیه همچنین از ساختارهای متفاوتی از کروماتین برخوردار بودند. کروماتین ترکیبی از DNA، RNA و پروتئین‌هاست که مولکول‌های بلند DNA را در خود سازمان‌دهی می‌کند. همین تفاوت‌ها باعث می‌شوند دو بخش مغز مسیرهای رشدی مستقلی را دنبال کنند.

رایان جوخای، نویسنده اول مشترک مقاله و دانشجوی تحصیلات تکمیلی دانشگاه استنفورد، توضیح داد

تلاش‌های قبلی برای ساخت نورون‌های مغز پسین احتمالاً می‌کوشیدند سلول‌های پیش‌ساز مغز پیشین و مغز میانی را به سلول‌های مغز پسین تبدیل کنند، اما پژوهش ما نشان می‌دهد چنین کاری امکان‌پذیر نیست. در زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی، تمرکز پژوهشگران معمولاً روی ایجاد سلول نهایی، مانند نورون، قرار دارد. اما شروع کار از نخستین مراحل رشد جنینی اهمیت زیادی دارد. توجه دقیق ما به همان مرحله اولیه باعث شد این جدایی اساسی در روند تکامل مغز را کشف کنیم.

رشد نورون‌های مغز پسین در آزمایشگاه

پس از این یافته، گروه پژوهشی توانست برای نخستین بار سلول‌های بنیادی پرتوان را در آزمایشگاه به نورون‌های حرکتی مغز پسین تبدیل کند.

دانشمندان همچنین مسیرهای متفاوت و جداشونده‌ای را در روند رشد مغز گونه‌های دیگری از جانوران مشاهده کردند؛ از ماهی گورخری و مرغ گرفته تا کرم‌های بلوطی که از نظر تکاملی فاصله بسیار زیادی با انسان دارند.

عروس‌های دریایی که از نظر تکاملی حتی دورتر از انسان هستند، دارای دو دستگاه عصبی‌اند. یافته‌های جدید نشان می‌دهد که این دو سامانه عصبی ممکن است به‌تدریج به یکدیگر نزدیک شده باشند.

لو گفت

پژوهش ما نشان می‌دهد که تکامل، دو سامانه عصبی موجود را از نظر مکانی به یکدیگر نزدیک کرده است. داشتن مغز به‌عنوان یک اندام واحد احتمالاً کارآمدتر بود، اما ما همچنان از این شیوه ابتدایی استفاده می‌کنیم که مغز را از دو بخش جداگانه می‌سازد.

جوخای نیز درباره این نتیجه اظهار کرد

از یافته‌های خودمان شگفت‌زده شدم، چون واژه مغز این تصور را ایجاد می‌کند که با اندامی پیوسته و احتمالاً دارای یک منشأ واحد روبه‌رو هستیم. اما حتی ۵۰۰ میلیون سال پیش نیز این سامانه‌های عصبی جدا از هم وجود داشتند و امروز تقریباً مانند یک واحد عمل می‌کنند که واقعاً جالب است.

نزدیک شدن تدریجی این دو مسیر رشدی به یکدیگر ممکن است به پیچیده‌تر شدن مغز انسان نیز کمک کرده باشد. لو در گفت‌وگو با New Scientist توضیح داد که مغز پسین وظایف حیاتی بدن را حفظ می‌کند و در همین حال، تکامل توانسته در بخش جلویی مغز آزادی عمل بیشتری داشته باشد؛ به‌گونه‌ای که تغییرات و حتی خطاهای تکاملی در این بخش در نهایت به شکل‌گیری توانایی‌های پیچیده‌ای مانند حافظه و خلاقیت منجر شده است.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.