توانایی های شناختی پیشرفته مغز انسان غالبا به بخش تازه تکامل یافته آن یعنی نئوکورتکس مرتبط هستند. در مقایسه بین مغز جوندگان و انسان، کورتکس مغز انسان ضخیم تر است، مقادیر بیشتری ماده ی سفید در خود دارد، نورون های بزرگتری دارد. سلول های پر تعداد هرمی شکل آن (pyramidal cells) که در گذشته به نام نورون های ذهنی (psychic Neurons) شناخته می شدند، در این ناحیه بسیار زیاد است. کورتکس مغز در هر نورون، تعداد ارتباطات سیناپسی بیشتری در مقایسه با جوندگان دارد.
دانشمندان همواره در تلاش بوده اند تا دریابند آیا تفاوت یا تفاوت های مهمی در سطح بیوفیزیکی، در واحدهای سازنده ی نئوکورتکس مغز انسان یا همان سلول های هرمی وجود دارد یا خیر. آیا این سلول ها ویژگی های بیوفیزیکی منحصر به فردی دارند که ممکن است محاسبات قشری مغز را تحت تاثیر قرار دهند؟
نورون های هرمی
برای پاسخ به این سوال یک تیم تحقیقاتی نظری تحت هدایت دکتر ایدان سِیگیو(Idan Segev)، طی یک کار مشترک با همکاران تجربی خود در دانشگاه آمستردام و انستیتو کاخال در مادرید، موفق به ساخت مدل های دقیق سه بعدی از سلول های هرمی شکل در بخش نئوکورتکس گیجگاهی (Temporal) مغز انسان شدند. این مدل بسیار دقیق از نورون های انسان (که اولین و تنها مدل در نوع خود است) بر اساس داده های فیزیولوژیک درون سلولی in vitro و مرتبط با داده های آناتومی از سلول های انسانی به دست آمده است.
( in Vitro در لغت به معنای در شیشه است و در واقع شرایطی است که یک آزمایش علمی بر روی یک مولفه ی زیستی، خارج از بستر طبیعی و بیولوژیک موجود زنده و در شرایط کنترل شده انجام می شود.)
برای جمع آوری این داده ها، از جراحی های مغز در دپارتمان جراحی مغز و اعصاب در آمستردام بدست آمد و سایر داده ها به وسیله ی میکروسکوپ نوری در مطالعات پس از مرگ یا همان کالبد شکافی روی سلول های هرمی، در انستیتو کاخال مادرید، بدست آمد.
گروه تحقیقات پیش بینی کرده بودند که دو سوم لایه های نورون های هرمی شکل کورتکس گیجگاهی مغز انسان در غشاء خود دارای ظرفیت خازنی خاصی، با نصف مقدار رایج و پذیرفته شده جهانی برای غشاء های بیولوژیکی هستند. در واقع در حدود نیم (µF/cm2) در مقابل یک (µF/cm2) است. از آنجایی که ظرفیت خازنی غشاء سرعت پاسخ گویی یک سلول به دریافت ورودی سیناپسی را تحت تاثیر قرار می دهد، این یافته، اطلاعات مهمی در مورد انتقال سیگنال سلولی و بین سلولی در اختیار ما قرار می دهد. پیش بینی های نظری در مورد تفاوت ظرفیت خازنی غشاء نورون های هرمی شکل، به وسیله ی آزمایش و اندازه گیری مستقیم ظرفیت خازنی غشاء نورون های هرمی انسان تایید شد.
گای ایان محقق این یافته بیان کرد:” این اولین مدرک مستقیم برای اثبات وجود ویژگی های الکتریکی منحصر به فرد نورون های انسان است. یافته های ما نشان می دهد که ظرفیت خازنی پایین غشاء، به طور قابل ملاحظه ای کارایی و اثر بخشی پردازش سیگنال و سرعت ارتباط درون و بیرون سلولی را در نورون های قشری مغز (در نئوکورتکس) بهبود می بخشد (در مقایسه با جوندگان).”
دکتر ایدان سِیگیو از دپارتمان نوروبیولوژی و مرکز علوم مغر ادموند لیلی سافرا بیان کرد:” نتایج این مطالعه نشان می دهد که نورون های قشری انسان مانند میکروچیپ های الکتریکی کارآمدی هستند که نیاز به سلول های بزرگتر و مغز بزرگتر را پوشش داده و داده های حسی را موثرتر پردازش می کنند. در واقع این مطالعه نشان می دهد انسان ها در مقایسه با جوندگان پیش از این، در سطح هر تک واحد سازنده ی سیستم عصبی نیز متمایز هستند. البته باید تحقیقات بیشتری در این راستا بر روی سایر نخستی سانانِ غیر انسان (مانند میمون ها) انجام شود.”
محققان بر این باور هستند که ویژگی های متمایز کننده ی فیزیولوژیکی غشاء نورون های هرمی شکل انسان یکی از نتایج نیاز فرآیند تکامل مغز انسان برای جبران نیاز به افزایش سایز و فواصل در مغز است.
مترجم: سید محمد رضا گواهی
منبع : http://www.alphagalileo.org