نوآوران آنلاین- ارتباط انتخابی بین مناطق مغز برای عملکرد مغز بسیار مهم است، اما اتصال ضعیف و پراکنده مغز یک مانع بزرگ است. در طول دهه گذشته دانشمندان علوم اعصاب وسایل مختلفی را شناسایی کرده اند که با استفاده از آن ها می توان این محدودیت را خنثی کرد. اکنون دانشمندان ایران، آلمان و سوئد نقش جدیدی از اتصالات دو جهته در تسریع در برقراری ارتباط بین مناطق مغز را مشخص کرده اند.

در اصل دو راه وجود دارد که می توان اتصال ضعیف و پراکنده را مقابله کرد؛ با همگام سازی یا با نوسانات. در حالت همگام سازی، بسیاری از نورون ها هنگام انتقال تحریک به هم می پیوندند. آن ها با هم تأثیر ترکیبی قوی تری در شبکه های پایین دست نسبت به صورت جداگانه دارند. در مقابل، در حالت نوسان، نوسانات شبکه به طور دوره ای با تعدیل پتانسیل های غشایی سلول های عصبی پایین دست که تحریک را دریافت می کنند ارتباط مؤثر را افزایش می دهند.

اما نوسانات باید در شبکه های فرستنده و گیرنده همگام شوند.

"ارتسن" از مرکز برنشتاین فرایبورگ (BCF) می گوید: این سؤال وجود دارد كه چگونه چنین نوسانات همزمان در مغز رخ می دهد. چندی پیش ما پیشنهاد دادیم كه می توان از خاصیت رزونانس شبکه های عصبی برای تولید نوسانات همزمان استفاده كرد.

رزونانس در یک شبکه عصبی به این معنی است که وقتی این شبکه با فرکانس خاصی تحریک می شود، شبکه شروع به نوسان می کند و ورودی تأثیر بسیار بیشتری دارد. به این ایده "ارتباط از طریق طنین انداز (CTR)" گفته می شود.

با این حال،CTR  مشکلاتی به وجود می آورد. چندین چرخه نوسان لازم است تا طنین انداز در شبکه ایجاد شود. علاوه بر این، چنین طنین کاری باید در هر مرحله پایین دست ایجاد شود. این بدان معنی است که ارتباط در شبکه ها بسیار کند است.

"اروین کومار" از مؤسسه سلطنتی فناوری (KTH) در استکهلم سوئد توضیح می دهد: ما فکر کردیم که همگام سازی و نوسانات به ترتیب حالت های ارتباطی سریع و کند ایجاد می کنند. و هر دو می توانند در موقعیت های مختلف مورد استفاده قرار گیرند، اما ما نسبت به این مسأله محتاط هستیم.

یک روش ممکن برای سرعت بخشیدن به ارتباطات، کاهش زمان لازم برای ایجاد رزونانس است. برای این منظور، این گروه بر مشاهده آناتومیکی اتصالات دو جهته در مناطق مغز متمرکز شده اند. یعنی نه تنها سلول های عصبی از پروژه شبکه فرستنده به سلول های عصبی گیرنده، بلکه برخی از سلول های عصبی از شبکه گیرنده نیز به شبکه فرستنده بازمی گردند.

چنین اتصالات دو جهته اندک می باشند، اما آن ها برای پشتیبانی از یک حلقه بین شبکه های فرستنده و گیرنده کافی هستند.

پیامد مهم چنین حلقه ای این است که رزونانس را می توان در کمتر چرخه ایجاد کرد. از همه مهم تر این که حتی حلقه می تواند سیگنال را تقویت کند و نیازی به ایجاد رزونانس در لایه های بعدی نیست.

این نکته قابل توجه است که چنین حلقه اتصالی فقط بین یک جفت رزونانس شبکه های فرستنده و گیرنده می تواند حداقل یک عامل در ارتباطات شبکه سرعت ببخشد.

"ارتسن" نتیجه می گیرد: این یافته های جدید پشتیبانی از ایده "ارتباط از طریق طنین" است. آن چه مهم است این است که این نتایج حاکی از ارتباطات دو جهته بین مناطق مغز در یک عملکرد جدید می باشد؛ به این معنا که ارتباط سریع تر و مطمئن تر بین آن ها شکل می گیرد.

جمعه ۲۸ آگوست ۲۰۲۰

(برابر با ۷ شهریور ۱۳۹۹)