به نقل از «ایسکانیوز»

اطلاعات دیداری چطور از شبکیه چشم به مغز منتقل می‌شود؟

تاریخ انتشار: ۲۲ شهریور ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۰۰۸۲۰۷

به گزارش گروه علم و فناوری باشگاه خبرنگاران دانشجویی(ایسکانیوز)؛ این محققان از کاوشگرهای نوروپیکسل استفاده کردند که دستاورد نسبتا جدیدی هستند و نسل بعدی الکترودها را رقم خواهند زد.

کاوشگرهای نوروپیکسل الکترودهایی هستند که در سال 2017 توسط محققان مرکز تحقیقات الکترونیک در بلژیک و برای ثبت فعالیت صدها نورون در مغز ساخته شدند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این کاوشگرها مبتنی بر فناوری CMOS هستند و دارای هزار مکان ضبط بر روی یک نوار نازک به طول یک سانتی‌مترند. این الکترودهای کوچک هم‌اکنون در صدها آزمایشگاه مربوط به علوم اعصاب از جمله آزمایشگاه بین‌المللی مغز برای ثبت فعالیت مغز در موش برای مطالعه روی فرآیندهایی مثل پردازش حسی، تصمیم‌گیری، حالات روحی و احساسی استفاده می‌شوند.

نوروپیکسل

حال محققان دانشگاه برلین و موسسه هوش زیستی ماکس پلانک در آلمان با کمک این الکترودها اصل اساسی سیستم بینایی مشترک پستانداران و پرندگان را کشف کردند.

دو ساختار مغز در پردازش محرک‌های بینایی بسیار مهم هستند: قشر بینایی در کورتکس اولیه مغز و کولیکولاس فوقانی که ساختاری در مغز میانی است. بینایی و پردازش اطلاعات بصری فرآیندهای بسیار پیچیده‌ای را شامل می‌شود. به زبان ساده‌تر، قشر بینایی مسئول ادراک بصری کلی است، در حالی که ساختارهای مغز میانی –که از نظر تکاملی پیرترند- مسئول رفتارهای واکنشی دیداری هستند.

مکانیسم‌ها و اصول مربوط به پردازش بینایی در قشر بینایی به خوبی شناخته شده است، اما محققان ماکس پلانک و دانشگاه برلین درک ما را از سلول‌های عصبی درگیر در سیستم بینایی بیشتر کرده‌اند. با این حال هنوز هم بسیاری از سوالات از جمله جزئیات نحوه پردازش اطلاعات بصری در کولیکول‌های فوقانی مغز میانی بی‌پاسخ مانده‌اند.

سلول‌های عقده‌ای یا گانگلیونی شبکیه، سلول‌های حسی‌ای هستند که در داخل شبکیه چشم یافت می‌شوند و به محرک‌های بینایی خارجی پاسخ می‌دهند و اطلاعات دریافتی را به مغز می‌فرستند. مسیرهای سیگنال‌دهی مستقیم تضمین می‌کند که اطلاعات دیداری دریافت شده توسط سلول‌های عصبی شبکیه به مغز میانی نیز می‌رسد.

محققان می‌گویند: آنچه تاکنون تا حد زیادی ناشناخته مانده بود، نحوه پیوند سلول‌های عصبی در شبکیه و سلول‌های عصبی در مغز میانی در سطح عملکردی است. در مورد روشی که نورون‌ها در کولیکولی‌های فوقانی، ورودی‌های سیناپسی را پردازش می‌کنند کمبود دانش داشتیم. از این رو، اطلاعات مربوط به درک مکانیسم‌های درگیر در پردازش مغز میانی حائز اهمیت بود.

تاکنون، اندازه‌گیری فعالیت نورون‌های شبکیه و مغز میانی متصل به سیناپسی در موجودات زنده غیرممکن بود. اما تیم تحقیقاتی جدیدترین روش را برای اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده با الکترودهای نوآورانه و با چگالی بالا به نام کاوشگرهای نوروپیکسل توسعه دادند. به طور دقیق، کاوشگرهای نوروپیکسل، آرایه‌های الکترودی خطی و کوچکی هستند که تقریباً یک هزار مکان ضبط را در امتداد یک نوار باریک نشان می‌دهند. این دستگاه‌ها 384 الکترود برای ثبت همزمان فعالیت الکتریکی نورون‌ها در مغز دارند که در حوزه علوم اعصاب انقلابی به وجود می‌آورد.

محققان از این فناوری جدید برای تعیین ساختارهای مغز میانی مربوطه در موش‌ها (کلیکولی‌های فوقانی) و پرندگان (تکتوم بینایی) استفاده کردند. موش‌ها و پرندگان ساختار مغز منشا تکاملی مشترکی دارند. آنها در آزمایش‌های خود متوجه سیگنال‌هایی شدند که ظاهرشان با سیگنال‌های معمولی متفاوت بود. آنها بررسی علت این پدیده ادامه دادند و دریافتند که سیگنال‌های ورودی در مغز میانی ناشی از سیگنال‌های منتشر شده از شاخه‌های آکسونی مربوط به سلول‌های گانگلیونی شبکیه چشم است.

آنها در اولین آزمایش خود که در جهان بی‌سابقه بود، توانستند به طور همزمان فعالیت سلول‌های عصبی در شبکیه و نورون‌های هدف آنها را در مغز میانی ثبت کنند.

محققان ادعا می‌کنند که این دانش جدید، درک بهتری از پدیده‌ای به نام «کور بینایی» را به آنها می‌دهد. در کور بینایی، قشر بینایی افراد به دلیل ضربه یا تومور آسیب می‌زند و در نتیجه فرد دیگر قادر به دیدن نیست. در واقع، این افراد توانایی پردازش اطلاعات بصری را از دست می‌دهند و ارتباط میان شبکیه و مغز میانی آنها قطع می‌شود.

کد خبر: 1153642 برچسب‌ها اخبار روز

منبع: ایسکانیوز

کلیدواژه: اخبار روز سلول های عصبی مغز میانی قشر بینایی نورون ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.iscanews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسکانیوز» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۰۰۸۲۰۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ساخت نخستین سلول مغزی مصنوعی با آب و نمک 

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از ساینس الرت، محققان توانسته اند اتصالات عصبی به نام سیناپس‌ها را با استفاده از همان آب و مواد نمکی که مغز از آن استفاده می‌کند شبیه سازی کنند؛ پیشرفتی که به رشته نوظهور «یونترونیک» که ترکیب زیست شناسی و الکترونیک است کمک می‌کند.

گروهی از پژوهشگران دانشگاه اوترخت در هلند و دانشگاه سوگانگ در کره جنوبی، از عملکرد مغز انسان که از ذرات باردار به نام یون‌های محلول در آب برای انتقال سیگنال‌ها در نورون‌ها استفاده می‌کند، الهام گرفته اند.

یکی از ویژگی‌های مهم توانایی مغز برای پردازش اطلاعات، انعطاف پذیری سیناپسی است که به نورون‌ها اجازه می‌دهد تا قدرت اتصالات بین خود را در پاسخ به تاریخچه ورودی تنظیم کنند.

این دستگاه که جدید «ممریستور یونترونیک» نام دارد، میزان بار الکتریکی را که قبلا از آن عبور کرده است «به یاد می‌آورد» و ما را به ساخت سیستم‌های مصنوعی با قابلیت تقلید از مغز ابرقدرت انسان نزدیک‌تر می‌کند.

«تیم کامسما» «Tim Kamsma» فیزیکدان نظری از دانشگاه اوترخت، می‌گوید: این دستاورد نشان دهنده یک پیشرفت حیاتی به سمت رایانه‌هایی است که نه تنها می‌توانند الگو‌های ارتباطی مغز انسان را تقلید، بلکه از همان محیط نیز استفاده کنند.

ممریستور یونترونیک به شکل مخروط با محلول آب و نمک در داخل آن، فقط ۱۵۰ در ۲۰۰ میکرومتر عرض دارد (عرض حدود سه یا چهار تار موی انسان در کنار هم). تکانه‌های الکتریکی باعث حرکت یون‌ها در کانال مخروطی شکل شده و تغییرات در بار الکتریکی منجر به تغییر در حرکت یون می‌شود. تغییر در چگونگی رسانش الکتریسیته سیناپس را می‌توان اندازه گیری و رمزگشایی کرد تا دریابیم سیگنال ورودی چه بوده که این نشان دهنده نوعی حافظه است.

طول کانال بر مدت زمان حفظ حافظه ممریستور تأثیر می‌گذارد و این نشان می‌دهد می‌توان کانال‌ها را برای کار‌های خاصی طراحی کرد دقیقا مانند آنچه در مغز وجود دارد. فیزیک دان‌ها همچنین در تلاش برای یافتن روش‌های مختلف ترکیب این سیناپس‌های مصنوعی هستند.

اگرچه هنوز این دستگاه و به طور کلی یونترونیک، در مراحل بسیار اولیه هستند، اما با توجه به تولید نسبتا سریع و ارزان، این طراحی جدید می‌تواند برای طیف وسیعی از کاربرد‌های آینده مقیاس پذیر باشد.

مجریان این طرح می‌گویند اگرچه سیناپس‌های مصنوعی قادر به پردازش اطلاعات پیچیده بر اساس مواد جامد هستند، اما ما اکنون و برای اولین بار نشان دادیم که این شاهکار با استفاده از آب و نمک نیز قابل اجراست. ان‌ها به طور موثر رفتار عصبی را با استفاده از سیستمی تکرار می‌کنند که از محیطی مشابه مغز استفاده می‌کند.

این پژوهشگران امیدوارند با الگوبرداری از مغز، به جای تکیه بر فرآیند‌ها و اجزای الکتریکی سنتی و رایج، بتوان با رایانه‌ها به ظرفیت و کارایی مغز نزدیک شد.

نتایج این تحقیقات در نشریه PNAS منتشر شده است.

انتهای پیام/