دانشمندان به تازگیسیستم پیام‌رسان پنهان مغزرا کشف کرده‌اند که برخلاف تصورات قبلی، پیام‌های هدفمند را برای کنترل یادگیری و رفتار ارسال می‌کند.

ناحیه کوچکلوکوس سرولئوسدر ساقهمغزنقش مهمی در عملکرد مغز ایفا می‌کند. این ناحیه نوراپینفرین تولید می‌کند که توجه، یادگیری و واکنش‌های بدن به استرس و هیجان را تنظیم می‌نماید. تحقیقات جدید مؤسسه آلن، دیدگاه ما را نسبت به نحوه کارکرد این شبکه عصبی تغییر داده و پیچیدگی‌های ناشناخته‌ای را آشکار ساخته است.

کشف شبکه پیام‌رسان هدفمند در مغز

ناحیه لوکوس سرولئوس (LC) در ساقه مغز، پیام‌رسان شیمیایی نوراپینفرین (NE) تولید می‌کند که تنظیم‌کننده توجه و یادگیری است. بر خلاف تصورات قبلی که LC سیگنال واحدی را در سراسر مغز پخش می‌کرد، مطالعه جدید مؤسسه آلن در مجلهNatureنشان داد که LC از طریق مسیرهای مجزا، پیام‌های هدفمند ارسال می‌کند. نورون‌های بخش پشتی LC به قشر مغز و قسمت جلویی متصل می‌شوند، در حالی که نورون‌های بخش شکمی سیگنال‌ها را به ساقه مغز و نخاع می‌فرستند. این تمایز به LC اجازه می‌دهد تا بر عملکردهای جداگانه مغز تأثیر بگذارد. کارل سوبودا، مدیر دینامیک عصبی در مؤسسه آلن، اظهار داشت: «این یافته‌ها نشان می‌دهد که سیستم نوراپینفرین مغز بسیار شبیه به یک شبکه پستی هدفمند است تا یک بوق مه‌شکن.»

اهمیت این کشف برای درمان اختلالات مغزی

درک این شبکه پیام‌رسان می‌تواند درمان اختلالات عصبی و سلامت روان را متحول کند. نوراپینفرین در تنظیم توجه و خلق‌وخو حیاتی است و هدف داروهای افسردگی، اضطراب و اختلال نقص توجه و بیش‌فعالی (ADHD) محسوب می‌شود. نورون‌های LC نیز در بیماری آلزایمر تخریب می‌شوند. درمان‌های کنونی نوراپینفرین چندین مدار مغزی را تحت تأثیر قرار داده و عوارض جانبی دارند. نقشه‌برداری دقیق‌تر از مسیرهای تخصصی LC به توسعه درمان‌های انتخابی‌تر کمک خواهد کرد. این تحقیق با حمایت طرح BRAIN انجام شده است.

تمایز عملکردی نورون‌های لوکوس سرولئوس و نقش آن‌ها در یادگیری

محققان تمایز عملکردی بین نورون‌های LC کشف کردند. سلول‌های بخش پشتی لوکوس سرولئوس که به قشر مغز متصل‌اند، حین یادگیری فعال بودند؛ مثلاً زمانی که موش‌ها تصمیمات خود را پس از نتایج نامطلوب اصلاح می‌کردند. در مقابل، نورون‌های بخش شکمی LC قبل از نادیده گرفتن سیگنال‌های پاداش فعال می‌شدند و به تنظیم واکنش حیوانات به فرصت‌های محیطی کمک می‌کنند. سوبودا توضیح داد: «نورون‌های LC پشتی در یادگیری نقش دارند، در حالی که نورون‌های منطقه شکمی کنترل می‌کنند که حیوانات با محیط خود درگیر شوند یا خیر.» این تفاوت‌ها در الگوهای فعالیت ژنی نیز منعکس شده‌اند.

• فقط ۱۰ دقیقه بدوید، مغزتان از شما تشکر می‌کند!
• کشفی شگفت‌انگیز درباره مغز انسان؛ ما در واقع دو سیستم عصبی جداگانه داریم؟
• چرا هیچ کاری نکردن برای مغز مفید است؟

طولانی‌ترین نورون کشف‌شده در مغز موش

این مطالعه گسترده مغز موش، شامل بررسی ۳۵٬۰۰۰ نورون و بازسازی سلول‌های عصبی پیچیده بود. در این حین، دانشمندان کشف کردند که نورون‌های لوکوس سرولئوس آکسون‌های فوق‌العاده بلندی دارند. میانگین طول آکسون‌های LC حدود ۳۵ سانتی‌متر بود، اما یک آکسون استثنایی با طول ۷۰٫۳۲ سانتی‌متر، عنوان طولانی‌ترین نورون منفرد اندازه‌گیری‌شده در یک موش را به خود اختصاص داد. جرمیا کوهن، دانشمند مؤسسه آلن، توضیح داد: «این نورون NE را به حجم زیادی از قشر مغز می‌رساند، که برای مغز غیرعادی است؛ اما سیگنال‌ها را به طور انتخابی و نه به همه جا، ارسال می‌کند.» این یافته، هدفمند بودن سیستم پیام‌رسان LC را تقویت می‌کند.

افق‌های جدید در درک و درمان مغز

محققان شباهت‌هایی بین سیستم‌های نوراپینفرین و دوپامین مغز یافتند. دوپامین در شکل‌گیری عادت‌ها نقش دارد و گمان می‌رود که این دو پیام‌رسان برای حمایت از یادگیری و کسب مفاهیم پیچیده همکاری می‌کنند. این پژوهش، با آشکارسازی ارتباطات پیچیده و ساختار غیرمعمول نورون‌های لوکوس سرولئوس، درک ما را از نحوه ارتباط و یادگیری مغز افزایش می‌دهد. اگرچه نتایج از موش‌ها به دست آمده‌اند، اما می‌توانند به درک عملکرد مغز انسان و طراحی درمان‌های هدفمندتر برای مدارهای عصبی خاص کمک کنند.