عملکردهای مغز: انواع و اهمیت شناخت آن در جراحی و پژوهش

فهرست مطالب نمایش

مقدمه‌ای بر عملکردهای مغز

مغز به‌عنوان مرکز فرماندهی بدن، تمامی فعالیت‌های حسی، حرکتی، شناختی و احساسی را کنترل می‌کند. این عملکردها نتیجه تعامل پیچیده میلیاردها نورون و شبکه‌های عصبی هستند که از طریق انتقال الکتروشیمیایی پیام‌ها با یکدیگر ارتباط دارند.

در آموزش عملکردهای مغز، هدف این است که هر ناحیه ساختاری را به یک یا چند کارکرد مشخص مرتبط کنیم و بفهمیم که اختلال در این بخش چه تأثیری بر رفتار و فیزیولوژی موجود زنده خواهد داشت.

دسته‌بندی عملکردهای مغز

الف- عملکردهای حسی (Sensory Functions)

این عملکردها اطلاعات دریافتی از محیط و بدن را پردازش می‌کنند:

بینایی (Vision): پردازش تصاویر در قشر بینایی اولیه (V1) در لوب پس‌سری.
شنوایی (Audition): پردازش صداها در قشر شنوایی (A1) در لوب گیجگاهی.
لامسه، فشار، درد، دما (Somatosensation): پردازش در قشر حسی–پیکری (S1) در لوب آهیانه‌ای.
چشایی (Taste) و بویایی (Smell): پردازش در ساختارهای خاص مانند پیاز بویایی و قشر چشایی.

ب- عملکردهای حرکتی (Motor Functions)

مسئول برنامه‌ریزی و اجرای حرکات ارادی و هماهنگی عضلات:

قشر حرکتی اولیه (M1): ارسال فرمان به عضلات.
قشر پیش‌حرکتی و ناحیه حرکتی مکمل: برنامه‌ریزی توالی حرکات.
مخچه (Cerebellum): هماهنگی، تعادل و یادگیری حرکتی.
عقده‌های قاعده‌ای (Basal Ganglia): انتخاب و کنترل حرکات ارادی، مهار حرکات ناخواسته.

ج- عملکردهای شناختی (Cognitive Functions)

فرآیندهای سطح بالای ذهنی که شامل:

یادگیری و حافظه: هیپوکامپ و ساختارهای مرتبط در لوب گیجگاهی میانی.
توجه و تصمیم‌گیری: قشر پیش‌پیشانی (Prefrontal Cortex).
زبان (در انسان): ناحیه بروکا (تولید گفتار) و ناحیه ورنیکه (درک زبان).
حل مسئله و تفکر انتزاعی: شبکه پیش‌پیشانی–جداری.

د- عملکردهای عاطفی و انگیزشی (Emotional & Motivational Functions)

آمیگدالا: پردازش هیجان‌ها، به‌ویژه ترس و اضطراب.
هیپوتالاموس: تنظیم انگیزه‌های اساسی مانند گرسنگی، تشنگی، و میل جنسی.
سیستم پاداش (VTA و Nucleus Accumbens): تقویت رفتارهای مطلوب، پردازش لذت.

هـ- عملکردهای حیاتی (Vital Functions)

بصل‌النخاع (Medulla Oblongata): تنظیم تنفس و ضربان قلب.
پل مغزی (Pons): کنترل چرخه خواب–بیداری.
هیپوتالاموس: تنظیم دمای بدن و تعادل هورمونی.

اهمیت شناخت عملکردهای مغز در جراحی و پژوهش

۱– انتخاب ناحیه هدف به‌صورت علمی و دقیق

در پژوهش‌های نوروساینس و جراحی‌های حیوانات، هدف‌گیری ناحیه‌ای اشتباه می‌تواند کل پروژه را بی‌اعتبار کند.

مثال: اگر هدف بررسی یادگیری فضایی باشد، باید هیپوکامپ را هدف بگیریم، نه قشر حرکتی.
شناخت عملکرد نواحی، مسیر انتخاب محل دقیق تزریق دارو، تحریک یا ثبت الکتروفیزیولوژی را کوتاه و دقیق می‌کند.

2- پیش‌بینی اثر مداخلات

وقتی می‌دانیم یک ناحیه چه عملکردی دارد، می‌توانیم تغییرات احتمالی پس از مداخله را پیش‌بینی کنیم:

تحریک قشر حرکتی (M1) → حرکات ارادی غیرمنتظره یا لرزش عضلات.
تخریب آمیگدالا → کاهش واکنش ترس در تست‌های رفتاری.
این پیش‌بینی‌ها کمک می‌کند از ابتدا پروتکل‌های رفتاری و فیزیولوژیک مناسب برای ارزیابی نتایج طراحی شود.

3- تفسیر داده‌ها و رفتار حیوان

گاهی پس از جراحی یا مداخله، تغییرات رفتاری مشاهده می‌شود. شناخت عملکردهای مغز به پژوهشگر امکان می‌دهد:

این تغییرات را به بخش آسیب‌دیده مرتبط کند.
اثرات غیرمستقیم (off-target) را تشخیص دهد.
تفاوت بین اثرات واقعی مداخله و خطاهای جراحی را تفکیک کند.

4- ایمنی حیوان و جلوگیری از مرگ یا نقص شدید

برخی نواحی مغز برای بقا حیاتی‌اند (مانند بصل‌النخاع برای تنفس و قلب). شناخت این عملکردها باعث می‌شود:

از آسیب به این نواحی جلوگیری شود.
حیوان پس از جراحی زنده بماند و شرایط آزمایش حفظ شود.
آسیب‌ها محدود به محدوده‌ای باشند که با اهداف پژوهش هم‌راستا هستند.

5- طراحی مدل‌های دقیق بیماری

بسیاری از مدل‌های بیماری بر اساس عملکرد نواحی خاص ساخته می‌شوند:

مدل پارکینسون → تخریب Substantia Nigra برای ایجاد علائم حرکتی.
مدل آلزایمر → آسیب به هیپوکامپ برای اختلال حافظه.
شناخت عملکردها تضمین می‌کند مدل‌سازی دقیق و قابل تکرار باشد.

6- هماهنگی بین تیم‌های بین‌رشته‌ای

در پروژه‌های بزرگ نوروساینس، تیم‌ها شامل جراحان، نوروفیزیولوژیست‌ها، رفتارشناسان و تحلیل‌گران داده هستند. وقتی همه بر اساس نقشه عملکردی استاندارد صحبت کنند: