نوروسافاری | امواج‌های مغز دریچه‌ای برای ورود و خروج اطلاعات در ذهن می‌باشند. دانشمندان علوم اعصاب MIT دریافتند که مغز با امواجی با فرکانس پایین به نام بتا قادر به کنترل فکر می‌باشد. همچنین آنها به کمک بررسی تکلیف حافظه‌ای که اطلاعات در مدت زمان کوتاهی در حافظه کاری نگهداری می‌شد، دریافتند که مغز به کمک امواج بتا آگاهانه نوع اطلاعات مختلف مورد پردازش را تغییر می‌دهد. این یافته‌ها از فرضیه محققان پشتیبانی می‌کرد که امواج‌ بتا به عنوان دریچه‌ای عمل می‌کند برای اینکه چه اطلاعاتی در حافظه کاری نگهداری، خوانده یا پاک شود، بنابراین ما می‌توانیم در مورد چیز دیگری فکر کنیم.

به گزارش نوروسافاری از ام‌ای‌تی، میکائیل لوندکویست [۱]، با درجه پسا دکتری از موسسه Picower MIT برای یادگیری و حافظه و نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید:

امواج بتا مانند ترمز عمل می‌کند و کنترل این ترمز زمانی است که اطلاعات در حافظه کاری ذخیره شده و  اجازه می‌دهد تا بر روی رفتار تاثیر بگذارد.

ارل میلر [۲] پروفسور علوم اعصاب در موسسه Picower و در بخش مغز و علوم شناختی، نویسنده ارشد این مطالعه است که  در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.

فعالیت در امواج

میلیون‌ها نورون در هر ناحیه مغز می‌باشد که هر نورون سیگنال‌های الکتریکی را تولید می‌کنند. ترکیبی از سیگنال‌ها، نوسان‌هایی را به نام امواج مغزی در فرکانس‌های مختلف  ایجاد می‌کنند. در سال ۲۰۱۶ میلر و لوندکویست  دریافتند که امواج گاما با رمزگذاری و بازیابی اطلاعات حسی همراه است.

آنها همچنین دریافتند که وقتی امواج گاما بالا می‌رود، امواج‌ بتا پایین می‌آید و بالعکس. آزمایش‌های قبلی آنها نشان داده بود که امواج بتا با اطلاعات “بالا به پایین (نزولی) ” همراه است مانند اینکه هدف فعلی چیست، چگونه به آن برسیم و قوانین تکلیف چیست.

همه شواهد این فرضیه را ایجاد می‌کند که امواج بتا مکانیسم کنترلی می‌باشد که تعیین می‌کند چه بخشی از اطلاعات مجاز به بازخوانی از حافظه کاری می‌باشند، میلر می گوید:

عملکرد مغز امکان کنترل فکر‌های آگاهانه را فراهم می‌کند. حافظه کاری، طرحواره آگاهی (ذهن آگاهی) است و تحت کنترل ما می‌باشد. شما انتخاب می‌کنید که چگونه فکر کنید و انتخاب می‌کنید چه زمانی حافظه کاری را پاک کنید وچه زمانی مسائل را فراموش کنید. شما می‌توانید مسائل را در ذهن نگه دارید و صبر کنید تا اطلاعات بیشتری کسب کرده و تصمیم‌گیری کنید.

برای آزمایش این فرضیه، محققان فعالیت مغزی را از قشر پیش پیشانی [۳] (جایگاه حافظه کاری) در حیوانات آموزش یافته برای انجام تکلیف حافظه کاری، ثبت کردند. ابتدا به حیوانات یک جفت از اجسام را نشان دادند به عنوان مثال A  و سپس B. بعد به آن‌ها یک جفت متفاوتی را نشان دادند که باید با جفت اول مقایسه می‌کردند. A سپس B درست بود ولی B  سپس A و یا A سپس C درست نبود.  پس از تمام این ترتیب‌ها، اگر دو توالی درست بود حیوانات میله‌ای را رها می‌کردند.

محققان دریافتند در صورتی که جفت‌ها صحیح یا غلط باشند، عملکرد مغز متفاوت است. همچنین حیوان شروع ترتیب دوم را پیش‌بینی می‌کند. اگر در واقع مورد بعدی A باشد امواج بتا بالا می‌رود که محققان معتقدند که مورد A از حافظه کاری پاک می‌شود. سپس امواج گاما دوباره بالا می‌رود اما این زمان مغز به نگهداری اطلاعات مورد B تغییر می‌کند، زیرا این اطلاعات به تعیین درستی ترتیب مربوط می‌شود. با این حال، اگر اولین مورد با A  مطابقت نداشته باشد، امواج بتا به سمت بالا حرکت می‌کنند، حافظه کاری را کاملا پاک می‌کند، زیرا حیوان قبلا می‌دانسته که ترتیب درست نبوده است.

میلر می‌گوید:

همانطور که انتظار می‌رود تعامل بین فعالیت بتا و گاما دقیقا بصورت کنترل ارادی عمل می‌کند، بتا مانند سیگنالی است که دریچه دسترسی به حافظه کاری می‌باشد، حافظه کاری را پاک می‌کند و می‌تواند از یک فکر به فکر دیگری تغییر کند.

یک مدل جدید

مدل‌های قبلی حافظه کاری، پیشنهاد می‌دادند که اطلاعات در ذهن به وسیله شلیک عصبی پایدار نگهداری می‌شوند. مطالعه جدید، در ترکیب با کار قبلی، از فرضیه جدید پژوهشگران حمایت می‌کند که حافظه کاری توسط بخش‌های کوتاه اسپایکینگ [۴] پشتیبانی  و با امواج‌ بتا کنترل می‌شوند.

باچمن [۵]  استاد روانشناسی در دانشگاه پرینستون است که البته در این تحقیق مشارکت نداشته، می‌گوید:

هنگامی که اطلاعاتی را در حافظه کاری نگه می‌داریم (یعنی موردی را در ذهن داریم)، احساس می‌کنیم که آنها پایدار هستند، مانند یک لامپ روشن که برای نشان دادن برخی از افکار روشن کرده‌ایم.

 برای مدت طولانی، دانشمندان علوم اعصاب معتقد بودند که افکار در مغز پایدار هستند اما این مطالعه نشان داد که این طور نیست، بلکه خاطرات ما خاموش و روشن می‌شوند. علاوه بر این، هر بار که حافظه روشن می‌شود، از موج فعالیت مغز بالا می‌رود.

دو مقاله دیگر از آزمایش‌های میلر نشان داد که امواج بتا  مکانیسم کنترل‌شناختی می‌باشند. در مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Neuron منتشر شد، با بررسی تکلیف متفاوتی که شناسایی الگوی نقاط و دسته بندی آنها بود دریافتند که  الگوی مشابه‌ای از تعامل بین امواج‌ بتا و گاما وجود دارد. در مواردی که تشخیص راحت بود، امواج گاما، اطلاعات بصری را منتقل می‌کردند که در حین شناسایی غالب بود اما اگر تشخیص سخت‌تر بود، امواج بتا، اطلاعاتی در مورد تجربیات گذشته در مورد دسته بندی را منتقل می‌کردند.

در مقاله ای که اخیراً میلر در  Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر کرد، دریافتند که امواج بتا در لایه‌های عمقی قشر پیش‌پیشانی و امواج‌ گاما در لایه‌های سطحی تولید می‌شوند که اطلاعات حسی را پردازش می‌کنند و همچنین دریافتند که امواج بتا کنترل تعامل دو نوع موج را بر عهده دارد.

میلر می‌گوید:

هنگامی که این نوع تفکیک آناتومیکی را پیدا می‌کنیم که همان چیزی بود که انتظار داشتیم، که به فرضیه ما وزن زیادی افزوده می‌شود.

محققان اکنون در حال مطالعه این موضوع هستند که آیا این نوع امواج‌ سایر عملکردهای مغز مانند توجه را نیز کنترل می‌کند. آنها همچنین امیدوارند پی ببرند که آیا تعامل امواج‌  بتا و گاما توضیح دهد که چرا خیلی برایمان دشوار است که در هر بار فقط اطلاعات کمی را در می توانیم در ذهن نگهداریم.

میلر می‌گوید: 

در نهایت می‌خواهیم ببینیم که این امواج‌ ظرفیت محدود حافظه کاری را نیز توضیح می‌دهند و یا اینکه چرا  فکر کمی را همزمان می‌توانیم در ذهن نگه داریم و وقتی از ظرفیت تجاوز می‌کنیم چه اتفاقی رخ می‌دهد. شما باید مکانیسمی داشته باشید که این واقعیت را بتواند جبران کند که شما حافظه کاری خود را بیش از حد بارگذاری می‌کنید و سپس تصمیم می‌گیرید که کدام مورد مهمتر از دیگری است.

این تحقیق توسط موسسه ملی بهداشت روان ایالات متحده آمریکا [۶]، دفتر تحقیقات ناوال [۷] و Picower JFDP حمایت شده است.

[۱] ) Mikael Lundqvist
[۲] ) Earl Miller
[۳] ) Prefrontal Cortex
[۴] ) Spiking
[۵] ) Tim Buschman
[۶] ) National Institute of Mental Health
[۷] ) Office of Naval Research

لینک مقاله:

Gamma and beta bursts during working memory readout suggest roles in its volitional control

لینک خبر:

New study reveals how brain waves control working memory

ترجمه: فاطمه باذلی محبوب  – وبسایت نوروسافاری