کشف ارتباط سیستم زمان‌بندی مغز با هوش و توانایی شناختی انسان

هماهنگی مغز در پردازش اطلاعات سریع و کند

مغز انسان به طور همزمان با سیگنال‌های اطلاعاتی با سرعت‌های متفاوت مواجه است. برخی سیگنال‌ها مانند واکنش به خطر، نیازمند پاسخ‌های فوری هستند، در حالی که فرآیندهای ذهنی دیگر، نظیر تحلیل معنا، درک موقعیت‌های پیچیده و تصمیم‌گیری‌های عمیق، به زمان بیشتری نیاز دارند.

دانشمندان دریافته‌اند که مغز برای مدیریت این دو نوع پردازش، از شبکه‌ای پیچیده از اتصالات عصبی موسوم به ماده سفید بهره می‌برد. این شبکه حیاتی به نواحی گوناگون مغز امکان می‌دهد تا اطلاعات را به صورت هماهنگ مبادله و یکپارچه کنند.

در این مطالعه، تمرکز اصلی بر روی مفهومی به نام مقیاس‌های زمانی ذاتی عصبی (INTs) بود. این مفهوم به الگوهای زمانی متفاوتی اشاره دارد که بخش‌های مختلف مغز برای پردازش اطلاعات به کار می‌برند. برخی نواحی مغزی اطلاعات را در بازه‌های زمانی کوتاه پردازش می‌کنند، در حالی که برخی دیگر برای تحلیل داده‌ها به زمان بیشتری نیاز دارند.

بررسی جامع مغز نزدیک به هزار نفر

تیم تحقیقاتی به سرپرستی لیندن پارکس، استاد روان‌پزشکی دانشگاه راتگرز، داده‌های تصویربرداری مغزی ۹۶۰ نفر را مورد بررسی قرار داد. پژوهشگران با استفاده از نقشه‌های دقیق ارتباطات مغزی که به کانکتوم معروف هستند و همچنین مدل‌های ریاضی پیشرفته، مسیر حرکت اطلاعات در شبکه‌های ارتباطی مغز را شبیه‌سازی کردند.

پارکس در توضیح نتایج این مطالعه اظهار داشت: «برای اینکه مغز بتواند بر محیط اطراف خود اثر بگذارد، باید اطلاعاتی را که در مقیاس‌های زمانی متفاوت پردازش می‌شوند، با هم ترکیب کند. مغز این کار را از طریق اتصالات ماده سفید انجام می‌دهد و این یکپارچه‌سازی برای رفتار و توانایی‌های شناختی انسان حیاتی است.»

این پژوهش برای نخستین بار نشان می‌دهد که چگونه ویژگی‌های محلی پردازش اطلاعات در هر ناحیه مغز، از طریق شبکه ارتباطی با سایر بخش‌ها به اشتراک گذاشته شده و در نهایت رفتار و توانایی شناختی انسان را شکل می‌دهد.

ریشه تفاوت‌های شناختی در افراد

نتایج این مطالعه حاکی از آن است که نحوه توزیع مقیاس‌های زمانی عصبی در قشر مغز، نقش مهمی در سرعت جابه‌جایی مغز میان الگوهای مختلف فعالیت عصبی دارد. این الگوها مستقیماً با رفتار، تمرکز، تصمیم‌گیری و توانایی‌های شناختی مرتبط هستند.

پژوهشگران همچنین دریافتند که این الگوها در افراد مختلف متفاوت است و همین تفاوت می‌تواند بخشی از اختلاف در توانایی‌های شناختی میان انسان‌ها را توضیح دهد.

پارکس می‌گوید: «افرادی که ساختار ارتباطی مغزشان هماهنگی بهتری با شیوه پردازش اطلاعات سریع و آهسته در نواحی مختلف مغز دارد، معمولاً ظرفیت شناختی بالاتری از خود نشان می‌دهند.»

ارتباط با ژنتیک و کاربردهای درمانی

یکی دیگر از یافته‌های کلیدی این پژوهش، ارتباط میان این الگوهای زمانی با ویژگی‌های ژنتیکی، مولکولی و سلولی نواحی مختلف مغز بود. مشاهدات مشابه در مغز موش‌ها نیز نشان داد که این سازوکار احتمالاً در گونه‌های مختلف پستانداران مشترک است.

دانشمندان بر این باورند که این کشف می‌تواند به درک عمیق‌تری از نحوه عملکرد مغز و همچنین تفاوت‌های فردی در هوش، حافظه و قدرت تحلیل کمک شایانی کند.

کاربرد احتمالی در درمان اختلالات روانی

تیم پژوهشی در حال حاضر تحقیقات خود را برای بررسی ارتباط این یافته‌ها با اختلالات عصبی و روان‌پزشکی مانند اسکیزوفرنی (Schizophrenia)، اختلال دوقطبی (Bipolar Disorder) و افسردگی (Depression) گسترش داده است.

امید می‌رود که این پژوهش بتواند مشخص کند چگونه اختلال در ارتباطات مغزی، پردازش اطلاعات را در طول زمان مختل کرده و به بروز مشکلات شناختی و روانی منجر می‌شود. این یافته‌ها می‌تواند در آینده راه را برای روش‌های جدید تشخیص و درمان بیماری‌های روان‌پزشکی هموار کند؛ روش‌هایی که به جای تمرکز صرف بر یک بخش از مغز، کل شبکه ارتباطی و زمان‌بندی پردازش اطلاعات را هدف قرار می‌دهند.