همان‌طور که ممکن است بدانید مغز انسان پیچیده‌ترین بخش بدن او است. این اندام پیچیده که دارای وزن تقریبی ۱.۳ کیلوگرم است جایگاه هوش انسان، تفسیرکننده حواس (پنجگانه)، سامان‌دهنده حرکت بدن و کنترل‌کننده رفتارهای او است. مغز ما در یک محفظه استخوانی قرار گرفته و توسط مایع محافظی نیز احاطه شده است و منبع همه ویژگی‌هایی است که انسانیت ما را معین می‌کند. مغز انسان نگین انگشتر بدن او است!
آنچه در این مقاله خواهید خواند:
- مقدمه
- ساختار مغز انسان
- نقشه تفکر در مغز انسان
- قشر مغز
- مغز داخلی
- ایجاد ارتباطات درون مغز
- تعدادی از انتقال‌دهنده‌های عصبی مهم و کلیدی
- اختلالات عصبی
مقدمه
قرن‌هاست که دانشمندان و فیلسوفان جذب این اندام پیچیده شده‌اند و درباره آن تحقیقات و آزمایش‌ها بسیاری انجام داده‌اند، اما آن‌ها تا چندی پیش مغز را تقریباً غیرقابل درک می‌دانستند. اما امروزه، اسرار مغز شروع به فاش کردن خود کرده است! در طی 10 سال گذشته به دلیل شتابی که در تحقیقات حوزه علوم عصبی و رفتاری صورت گرفته و تکنیک‌های جدید تحقیقاتی توسعه پیدا کرده‌اند، دانشمندان بیشتر از همه قرن‌های پیش درمورد مغز به نتایج جالبی رسیده‌اند. بخاطر این پیشرفت‌ها کنگره آمریکا دهه 1990 را دهه مغز نامیده است. موسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی (NINDS) درمورد مغز و شناخت سیستم عصبی در راس همه این تحقیقات قرار دارد و مطالعات علمی که در ایالات متحده و سراسر جهان در حال انجام است را پشتیبانی می‌کند.
این مقاله شامل اطلاعات پایه‌ای و اولیه درمورد مغز انسان است و می‌تواند به ما کمک کند تا نحوه عملکرد مغز سالم، چگونگی حفظ سلامت آن اطلاعات معتبر داشته باشیم و و درمورد اینکه چه اتفاقی می‌افتد که مغز ما بیمار شده یا دچار ناکارآمدی می‌شود بیشتر بدانیم.
ساختار مغز انسان
مغز ما مانند هیاتی از متخصصان مختلف است. درواقع همه قسمت‌های مغز با هم کار می‌کنند، اما هر قسمت آن ویژگی‌های مخصوص به خود را دارد. می‌توان مغز را به سه واحد اصلی تقسیم کرد: مغز پیشین (بخش جلوی مغز یا forebrain)، مغز میانی ( midbrain) و مغز پسین (hindbrain).
مغز پیشین
مغز میانی
مغز پسین
مغز پسین شامل قسمت فوقانی نخاع، ساقه‌ی مغز (brain stem) و یک بافت شبیه توپ چین‌دار به نام مخچه (cerebellum) است. این قسمت از مغز عملکردهای حیاتی بدن مانند تنفس و ضربان قلب را کنترل می‌کند. مخچه در حرکات بدن هماهنگی ایجاد می‌کند و در یادگیری طوطی‌وار و ناخودآگاه آن‌ها نقش دارد. درواقع وقتی شما پیانو می‌نوازید یا به یک توپ تنیس ضربه می‌زنید، دارید مخچه‌ی مغزتان را فعال می‌کنید. در بالاترین و انتهایی‌ترین قسمت ساقه‌ی مغز، مغز میانی قرار گرفته است. مغز میانی درواقع برخی از عملکردهای رفلکسی بدن را کنترل می‌کند و بخشی از مداری است که در کنترل حرکات چشم و سایر حرکات ارادی بدن نقش دارد. مغز پیشین نیز بزرگترین و پیشرفته‌ترین بخش مغز انسان است. این قسمت از مغز ما عمدتا از مخ (cerebrum) و ساختارهای پنهان‌شده در زیر آن تشکیل شده است (در ادامه درباره این قسمت که مغز درونی نامیده می‌شود بیشتر صحبت می‌کنیم).
تثاویری که معمولاً ما از مغز می بینیم، درواقع قسمت مخ است. زیرا مخ در بالاترین قسمت مغز قرار دارد و منبع فعالیت‌های مربوط به تفکر است. این قسمت از مغز است که خاطرات ما را نگه می‌دارد، به ما این امکان را می‌دهد که بتوانیم برنامه‌ریزی کنیم و به ما این توانایی را می‌دهد که تصور، تجسم و تفکر کنیم. درواقع مخ است که به ما این امکان را می‌دهد که دوستانمان را بشناسیم، کتاب بخوانیم و بازی کنیم.
همان‌طور که در تصاویر معمول مغز دیده‌اید مغز توسط یک شکاف عمیق به دو نیمه (نیمکره) تقسیم شده است. با وجود این شکاف عمیق، دو نیمکره مغز از طریق یک اتصال ضخیم که از فیبرهای عصبی ساخته شده و در قاعده این شکاف قرار دارد با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. اگرچه ممکن است به نظر برسد که این دو نیمکره شبیه به هم و آینه‌ای از یکدیگر هستند، اما درواقع متفاوت هستند. مثلاً توانایی استفاده از کلمات عمدتا در نیمکره چپ است و نیمکره راست بسیاری از مهارت‌های استدلال انتزاعی را کنترل می‌کند.
به دلایلی که برای ما هنوز ناشناخته است، تقریباً همه سیگنال‌های مغز به بدن و بالعکس در مسیر رفت و برگشتی خود به نیمکره مقابل خود منتقل می‌شوند. این بدان معناست که نیمکره راست مغز در درجه اول سمت چپ بدن و نیمکره چپ در درجه اول سمت راست را کنترل می‌کند. درواقع هنگامی که یک طرف مغز آسیب ببیند، طرف مقابل بدن نیز تحت تأثیر این آسیب قرار خود گرفت. مثلا سکته مغزی در نیمکره راست مغز می‌تواند دست و پای چپ را دچار ناتوانی کند!
نقشه تفکر در مغز انسان
هر نیم‌کره‌ی مغز را می‌توان به بخش‌ها یا لوب‌هایی (lobes) تقسیم کرد که هر کدام از آن‌ها در عملکردهای مختلف بدن ما تخصص دارند. بیایید برای درک هر لوب و تخصص مربوط به آن، در نیمکرههای مغز گشتی بزنیم. از دو لوب پیشانی (frontal lobes)، که مستقیماً در پشت پیشانی‌مان قرار دارند شروع می‌کنیم. وقتی برنامه‌ای را ترتیب می‌دهید، آینده را تصور می‌کنید یا از استدلال‌های منطقی استفاده می‌کنید، بیشتر کار را این دو لوب انجام می‌دهند. اینطور به نظر می‌رسد که یکی از روش‌هایی که لوب‌های پیشانی با استفاده از آن‌ها می‌توانند این کارها را انجام دهند این است که این لوب‌ها به عنوان مکان‌های ذخیره‌سازی کوتاه‌مدت عمل می‌کنند. به این ترتیب در هنگام در نظر گرفتن ایده‌ها، می‌توان یک ایده را در ذهن نگه داشت. در قسمت پشتی هر لوب پیشانی یک ناحیه مربوط به حرکت (motor area) وجود دارد که به کنترل حرکات ارادی بدن ما کمک می‌کند. همچنین محلی نزدیک به لوب پیشانی چپ به نام منطقه بروکا (Broca’s area) به ما این امکان را می‌دهد تا افکارمان را به کلمات تبدیل کنیم.
وقتی در حال لذت بردن از طعم، عطر و بافت یک غذای خوب هستید دو قسمت در پشت لوب‌های پیشانی به نام لوب آهیانه (parietal lobes) در حال فعالیت هستند. در قسمت‌های جلویی این لوب‌ها، درست در پشت نواحی مربوط به حرکتی، مناطق حسی اولیه (primary sensory areas) قرار گرفته‌اند. این نواحی اطلاعات مربوط به دما، مزه، لامسه و حرکات را از بقیه بدن دریافت می‌کنند. خواندن و حساب نیز عملکردهایی در مجموعه‌ی هر لوب آهیانه است.
همین حالا که به کلمات و تصاویر این صفحه نگاه می‌کنید، دو ناحیه در پشت مغز شما در حال کار و فعالیت هستند. این لوب‌ها که لوب‌های اکسیپیتال ( occipital lobes) نامیده می‌شوند، تصاویر دریافت‌شده از چشم را پردازش می‌کنند و این اطلاعات را با تصاویر ذخیره‌شده‌ی قبلی موجود در حافظه پیوند می‌دهند. درواقع آسیب به این لوب‌های اکسیپیتال می‌تواند باعث کوری شود!
در سفر ما به نیمکرههای مغزی آخرین لوب‌ها، لوب‌های گیجگاهی (temporal lobes) هستند که در جلوی نواحی مربوط به بینایی قرار دارند و در زیر لوب‌های آهیانه‌ای و لوب‌های پیشانی قرار گرفته‌اند. اگر نسبت به سمفونی‌ها یا موسیقی راک حس و درک خاصی دارید، درواقع مغز شما از طریق فعالیت این لوب‌ها است که به این ورودی‌ها پاسخ می‌دهد. در بالای هر لوب گیجگاهی ناحیه‌ای وجود دارد که مسئول دریافت اطلاعات از طریق گوش‌ها است. قسمت زیرین هر لوب گیجگاهی نقش مهمی در شکل‌گیری و بازیابی خاطرات، از جمله خاطرات مرتبط با موسیقی، ایفا می‌کند. به نظر می‌رسد قسمت‌های دیگر این لوب، خاطرات و حس‌های مربوط به چشایی، صوت، بینایی و لامسه را با هم ادغام می‌کنند.
قشر مغز
پوشش سطح مخ و مخچه یک لایه حیاتی به ضخامت دو یا سه برابر یک سکه ده سنتی است. این پوشش، قشر (cortex) نامیده می‌شود که از کلمات لاتین بوده و به معنی پوست است. بیشتر پردازش اطلاعات واقعی در مغز در قسمت قشر مغز انجام می‌شود. وقتی درمورد “ماده خاکستری” مغز صحبت می‌کنیم، درواقع درمورد این پوست نازک صحبت می‌کنیم. قشر مغز خاکستری است زیرا نورون‌ها (سلول‌های عصبی) این ناحیه فاقد عایقی هستند که باعث می‌شود قسمت‌های دیگر مغز سفید دیده شوند. وجود چین‌خوردگی‌های مغز کمک می‌کند سطح واقعی مغز افزایش یافته و بنابراین مقدار ماده خاکستری و میزان اطلاعات قابل‌پردازش نیز افزایش یابد.
مغز داخلی
در اعماق مغز ما، یعنی جایی که از دید ما پنهان است، ساختارهایی وجود دارند که دروازه‌بان و متولی بین نخاع و نیمکرههای مغزی هستند. این ساختارها نه‌تنها در وضعیت عاطفی ما نق اساسی داشته و تعیین‌کننده آن هستند، بلکه تصورات و واکنش‌های ما را بسته به آن وضعیت تغییر داده و این امکان را برای ما فراهم می‌کنند تا حرکات بدنمان را بدون اینکه درمورد آن‌ها فکر یا برنامه‌ریزی انجام داده باشیم اجرا کنیم.
در ادامه سفری خواهیم داشت به این قسمت‌های عمقی مغز. مانند آنچه درمورد لوب‌های موجود در نیمکرههای مغزی گفتیم، ساختارهای شرح داده‌شده در زیر به صورت جفت هستند: یعنی هر کدام از آین‌ها در نیمه مقابل مغز نیز وجود دارند.
هیپوتالاموس (hypothalamus) که تقریباً به اندازه یک مروارید است بسیاری از عملکردهای مهم بدن را هدایت و راهبری می‌کند. این قسمت از مغز است که صبح شما را از خواب بیدار می‌کند و در مواقع استرس‌زا مانند امتحان یا مصاحبه شغلی فرمان جریان آدرنالین در خون را صادر می‌کند. هیپوتالاموس همچنین یک مرکز عاطفی مهم در بدن ما است و مولکول‌هایی که به ما احساس شادی، عصبانیت یا ناراضایتی می‌دهند را کنترل می‌کند. در نزدیکی هیپوتالاموس، تالاموس (thalamus) قرار دارد که درواقع یک اتاق پاکسازی اساسی برای اطلاعات رفت و برگشتی از/به نخاع و مخ است.
یک مجرای قوسی‌شکل از سلول‌های عصبی از هیپوتالاموس و تالاموس به قسمت هیپوکامپ مغز منتهی می‌شود. این برآمدگی کوچک به عنوان نمایهکننده حافظه عمل کرده و خاطرات را برای ذخیره طولانی‌مدت به قسمت مناسب در نیمکرههای مغزی ارسال و در صورت لزوم آن‌ها را بازیابی می‌کند. عقده‌های قاعده‌ای مجموعه‌ای از سلول‌های عصبی در اطراف تالاموس هستند و مسئولیت ایجاد و ادغام حرکات بدن را بر عهده دارند. بیماری پارکینسون که در آن لرزش و سفتی در حرکات ایجاد می‌شود، درواقع بیماری سلول‌های عصبی‌ای است که به عقده‌های قاعده‌ای منتهی می‌شوند.
ایجاد ارتباطات در مغز انسان
مغز و بقیه سیستم عصبی از انواع مختلفی از سلول‌ها تشکیل شده‌اند، اما واحد اصلی عملکردی آن‌ها، سلولی به نام نورون است. همه احساسات، حرکات، افکار ، خاطرات و احساسات ما ناشی از سیگنال‌هایی هستند که از نورون‌ها عبور می‌کنند. نورون‌ها از سه قسمت تشکیل شده‌اند. جسم سلولی که حاوی هسته است و جایی است که اکثر مولکول‌های مورد نیاز نورون برای زنده ماندن و عملکرد درست در آن تولید می‌شوند. دندریت‌ها (Dendrites) که مانند شاخه‌های درخت از جسم سلولی بیرون آمده و پیام‌ها را از سایر سلول‌های عصبی دریافت می‌کنند. سیگنال‌ها از دندریت‌ها وارد نورون شده و از جسم سلولی عبور می‌کنند و از جسم سلولی به آکسون (axon) رسیده و به نورون دیگر، سلول ماهیچه‌ای یا سلول‌های اندام‌های دیگر بدن می‌رسند. معمولاً نورون توسط تعداد زیادی از سلول‌های پشتیبانی‌کننده احاطه شده است. برخی از انواع این سلول‌ها حفاظت‌کننده در اطراف آکسون پیچیده شده‌اند تا غلاف عایقی را ایجاد کنند. این غلاف می‌تواند شامل یک مولکول چربی به نام میلین (myelin) باشد که عایقی در اطراف آکسون ایجاد کرده و به سیگنال‌های عصبی کمک می‌کند تا سریع‌تر طول نورون را طی کنند. آکسون‌ها می‌توانند بسیار کوتاه باشند، مانند آکسون‌هایی که سیگنال‌ها را از یک سلول در قشر مغز به سلولی دیگر در فاصله کمتر از ضخامت مو منتقل می‌کنند. یا اینکه می‌توانند بسیار بلند باشند، مانند سلول‌هایی که پیام‌ها را از مغز تا انتهای نخاع منتقل می‌کنند.
دانشمندان با مطالعه سیناپس‌ها – مکانی که سیگنال از نورونی به نورون دیگر منتقل می‌شود– اطلاعات زیادی درمورد نورون‌ها کسب کرده‌اند. وقتی که سیگنال طول نورون را طی کرده و به انتهای آکسون می‌رسد باعث آزاد شدن کیسه های کوچکی می شود. این کیسه‌ها در فضای سیناپس مواد شیمیایی‌ای را آزاد می‌کند که به انتقال‌دهنده‌های عصبی معروف هستند. انتقال‌دهنده‌های عصبی از سیناپس عبور کرده و به گیرنده‌های مربوطه در سلول همسایه متصل می‌شوند. این گیرنده‌ها می‌توانند خواص سلول گیرنده را تغییر دهند. اگر سلول دریافت‌کننده نیز یک نورون باشد، سیگنال می‌تواند به سلول‌های بعدی نیز انتقال یابد.
تعدادی از انتقال‌دهنده‌های عصبی مهم و کلیدی
انتقال‌دهنده‌های عصبی درواقع مواد شیمیایی‌ای هستند که سلول‌های مغزی از آن‌ها برای صحبت با یکدیگر استفاده می‌کنند. برخی از انتقال‌دهنده‌های عصبی سلول‌ها را فعال‌تر می‌کنند (که انتقال‌دهنده‌های عصبی تحریک‌کننده (excitatory) نامیده می‌شوند) در حالی که برخی دیگر از آن‌ها فعالیت یک سلول را مسدود یا تضعیف می‌کنند (و به انتقال‌دهنده‌های عصبی بازدارنده یا مهاری (inhibitory) معروف هستند).
استیل‌کولین (Acetylcholine) یک انتقال‌دهنده عصبی تحریکی است، زیرا به طور کلی باعث تحریک بیشتر سلول‌ها می شود. این ماده انقباضات ماهیچه‌ها را کنترل کرده و باعث می شود غدد مختلف هورمون ترشح کنند. بیماری آلزایمر، که در ابتدا بر شکل‌گیری حافظه تأثیر می‌گذارد، با کمبود استیل‌کولین همراه است.
گلوتامات (Glutamate) یک انتقال دهنده عصبی تحریک‌کننده است. گلوتامات بیش‌از‌حد می‌تواند سلول‌های عصبی را کشته یا به آن‌هاآسیب برساند و با اختلالاتی مانند بیماری پارکینسون، سکته مغزی، تشنج و افزایش حساسیت به درد مرتبط است.
گابا (GABA مخفف gamma-aminobutyric acid) یک انتقال‌دهنده عصبی مهاری است که به کنترل فعالیت ماهیچه‌ها کمک می‌کند و بخش مهمی از سیستم بینایی است. داروهایی که سطح GABA را در مغز افزایش می‌دهند برای درمان تشنج و لرزش صرع در بیماران مبتلا به بیماری هانتینگتون استفاده می‌شود.
سروتونین (Serotonin) یک انتقال دهنده عصبی است که عروق خونی را منقبض کرده و باعث خواب می‌شود. همچنین در تنظیم دما دخیل است. سطح پایین سروتونین ممکن است باعث مشکلات خواب و افسردگی شود، در حالی که سروتونین زیاد می‌تواند منجر به تشنج شود.
دوپامین (Dopamine) یک انتقال‌دهنده عصبی بازدارنده است که در خلق‌وخو و کنترل حرکات پیچیده نقش دارد. از دست دادن فعالیت دوپامین در برخی از قسمت‌های مغز منجر به سفتی عضلانی در بیماری پارکینسون می‌شود. بسیاری از داروهایی که برای درمان اختلالات رفتاری استفاده می‌شوند با تغییر عملکرد دوپامین در مغز عمل می‌کنند.
اختلالات عصبی مربوط به مغز انسان
مغز انسان یکی از پرکارترین اندام‌های بدن او است. وقتی مغز ما سالم است سریع و خودکار عمل می‌کند. اما در صورت بروز اشکال و اختلال، نتایج حاصل از عملکرد آن می‌تواند مخرب باشد. حدود 100 میلیون آمریکایی در برخی از مراحل زندگی خود از اختلالات مخرب مغزی رنج می‌برند. موسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی آمریکا از تحقیقات درمورد بیش از 600 بیماری عصبی پشتیبانی می‌کند. برخی از انواع عمده اختلالات مغزی و عصبی عبارتند از: بیماریهای عصبی (مانند بیماری هانتینگتون و دیستروفی عضلانی)، اختلالات رشدی (مانند فلج مغزی)، بیماریهای فرساینده زندگی بزرگسالان (مانند بیماری پارکینسون و آلزایمر)، بیماریهای متابولیک (مانند بیماری گاشر)، بیماریهای عروق مغزی (مانند سکته مغزی و زوال عقل عروقی)، ترومای مغزی (مانند آسیب نخاعی و سر)، اختلالات تشنجی (مانند صرع)، بیماریهای عفونی (مانند زوال عقل مربوط به ایدز) و تومورهای مغزی. دانستن اطلاعات بیشتر درمورد مغز انسان می‌تواند منجر به توسعه درمان‌های جدید برای بیماری‌ها و اختلالات سیستم عصبی شده و بسیاری از حوزه‌های سلامتی انسان را بهبود بخشد.
ترجمه اختصاصی توسط مجله قرمز
منبع: موسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی آمریکا
( National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), Brain Basics: Know Your Brain, Date last modified: Wed, 2021-06-09 02:46)