هنگامی که جهان اطراف خود را درک می‌کنیم، در می‌یابیم که اشیای به خصوصی، بیش از اشیای دیگر مورد توجه ما هستند. برای مثال، هنگامی که یک کوه پوشیده از درخت را می‌بینیم، گویی به یک قالی بزرگ سبزرنگ نگاه می‌کنیم اما با نزدیک شدن به کوه می‌توانیم درختان را به صورت مجزا ببینیم.دانشمندان در طول دهه‌های گذشته، سیستم بینایی را با تک‌تک نورون‌های آن که مانند فیلتر عمل می‌کنند، مورد بررسی قرار دادند. برخی از نورون‌ها، عناصر بزرگتر یک صحنه را ترجیح می‌دهند و از جزئیات غافل می‌مانند اما برخی نورون‌ها دقیقا برعکس عمل می‌کنند. پژوهش‌های صورت گرفته در دهه‌های گذشته حاکی از این بودند که هر نورون، فیلترینگ مخصوص به خود را انجام می‌دهد.

بررسی جدید پژوهشگران “موسسه پژوهش‌های زیستی سالک”(Salk Institute for Biological Studies) در کالیفرنیا، این ایده را به چالش می‌کشد. این پژوهش نشان می‌دهد همان نورون‌هایی که عناصر درشت را ترجیح می‌دهند، تحت شرایط متفاوتی می‌توانند جزئیات کوچک را نیز پردازش کنند. نتایج این پژوهش می‌توانند به کشف مکانیسم‌های عصبی که به درک ما از جهان شکل می‌دهند، کمک کنند.پروفسور “توماس آلبرایت”(Thomas Albright)، از نویسندگان این پژوهش گفت: تلاش ما این بود که نحوه فیلتر کردن اطلاعات توسط نورون‌ها را درک کنیم.”آمباریش پاوار”(Ambarish Pawar)، از پژوهشگران موسسه سالک و نویسنده ارشد این پژوهش گفت: تصور پیشین این بود که حس انتخاب نورون‌ها، ثابت باشد اما پژوهش ما نشان می‌دهد که ویژگی‌های فیلترینگ نورون‌ها، انعطاف‌پذیرتر از تصورات پیشین است.

تمرکز این گروه پژوهشی، بر نورون‌های قشر بینایی یک مدل حیوانی بود. پژوهشگران در این بررسی، الگوهایی با کنتراست تیره و روشن به حیوانات نشان دادند و اولویت نورون‌ها را در انتخاب جزئیات بزرگ و کوچک سنجیدند.هدف آنها از این آزمایش، بررسی نحوه پردازش این الگوها توسط نورون‌ها به خصوص نورون‌های قشر بینایی بود. دانشمندان انتظار داشتند نورون‌ها یا عناصر بزرگ و یا جزئیات کوچک را درک کنند اما دریافتند که هر نورون می‌تواند براساس کنتراست الگو، از عهده پردازش هر دو مورد برآید.پژوهشگران با سنجش نورون‌هایی که با شبیه‌سازی نوری فعال شده بودند، نشان دادند که اگر همه شبکه‌های نورون مانند نورون‌های انفرادی عمل کنند، چنین انعطافی امکان‌پذیر است.

“سرجی جپشتاین”(Sergei Gepshtein)، دانشمند مرکز سالک و از نویسندگان این پژوهش گفت: نتایج این پژوهش نشان می‌دهند که توصیف پژوهش‌های پیشین در مورد نورون‌های انفرادی، نادرست بوده است.پاوار افزود: امکان دارد اولویت نورون‌ها، براساس تغییر در تعادل سیگنال‌های مثبت و سیگنال‌های منفی تغییر کند که در اثر آن، ارتباط نورون‌ها در شبکه برقرار می‌شود.پژوهشگران نشان دادند که شبکه نورون‌ها می‌توانند به سادگی تنظیم یک رادیو، مغز را برای تغییر شرایط، سازگار و تنظیم کنند.جپشتاین ادامه داد: ما در این پژوهش، بعد جدیدی از سازگاری شبکه‌های قشر مغز را نشان داده‌ایم. نتایج بررسی ما نشان می‌دهند که برای درک این سازگاری، باید دوباره راجع به واحدهای محاسباتی مغز فکر کنیم.

پاوار اضافه کرد: شاید این نتایج غیرمنتظره بتوانند مکانیسم‌های عصبی که پایه‌گذار انعطاف‌پذیری فوق‌العاده مغز با محیط زندگی پیوسته متغیر هستند، مشخص کنند.آلبرایت ادامه داد: اگرچه این پژوهش فقط به سیستم بینایی اختصاص دارد اما نتایج آن در مورد همه بخش‌های مغز صدق می‌کنند.پژوهشگران در حال حاضر قصد دارند تاثیر تغییر در این شبکه‌های عصبی سازگار را بر رفتار مورد بررسی قرار دهند.

این پژوهش، در مجله “Neuron” منتشر شد.

۵۶۵۶