به نظر می‌رسد مغز انسان از طریق پنج دوره ساختاری متمایز حرکت می‌کند که هر یک توسط نقاط عطف مهمی از بدو تولد تا پیری از هم جدا شده‌اند. محققان دریافتند که مغز از پنج دوره اصلی عبور می‌کند که توسط چهار نقطه عطف محوری که به‌طور معمول در حدود سنین ۹، ۳۲، ۶۶، و ۸۳ سالگی رخ می‌دهند، شکل می‌گیرند. تکامل مغز که معمولاً آن را “نوجوانی” می‌دانیم، در واقع بسیار طولانی‌تر از حد انتظار ادامه می‌یابد و اغلب تا اوایل سی سالگی فرد طول می‌کشد تا سرانجام الگوی عصبی یک فرد بالغ تثبیت شود.
شناسایی پنج دوره معماری مغز در طول عمر
عصب‌شناسان دانشگاه کمبریج پنج “دوره اصلی” را تشریح کرده‌اند که نحوه تکامل ساختار مغز را از بدو تولد تا پیری توصیف می‌کنند. این مراحل نشان‌دهنده سازماندهی مجدد در مقیاس بزرگ در سیم‌کشی مغز است که از راه‌های جدید تفکر، همزمان با رشد، بلوغ و در نهایت تجربه افول توسط افراد، پشتیبانی می‌کند.
تیم تحقیقاتی از واحد علوم شناختی و مغز MRC کمبریج، داده‌های اسکن MRI از ۳۸۰۲ نفر را که شامل نوزادان تا افراد ۹۰ ساله بود، تجزیه و تحلیل کردند. این اسکن‌ها حرکت آب را در بافت مغز ردیابی می‌کنند و به دانشمندان اجازه می‌دهند مسیرهایی را که مناطق مختلف را به هم پیوند می‌دهند، نقشه‌برداری کنند.
این مطالعه که روز گدشته (۲۵ نوامبر) در مجله Nature Communications منتشر شد، گزارش می‌دهد که ساختار مغز انسان در طول زندگی تمایل دارد از پنج دوره گسترده عبور کند. چهار “نقطه عطف” اصلی این مراحل را تقسیم می‌کنند و سن‌هایی را نشان می‌دهند که در آنها طرح‌بندی شبکه مغز به روش‌های قابل‌توجهی تغییر می‌کند.
کودکی، نوجوانی، و اولین تغییرات عمده!
اولین دوره توپولوژی (ساختار) مغز از بدو تولد تا تقریباً ۹ سالگی امتداد دارد. در این زمان است که انتقال به فاز نوجوانی آغاز می‌شود؛ دوره‌ای که به‌طور متوسط تا حدود ۳۲ سالگی ادامه می‌یابد.
در اوایل سی سالگی، الگوی سیم‌کشی مغز وارد چیزی می‌شود که محققان آن را حالت بزرگسالی توصیف می‌کنند. این دوره بزرگسالی طولانی‌ترین است و بیش از ۳۰ سال به طول می‌انجامد. یک نقطه عطف بعدی در حدود ۶۶ سالگی، آغاز فاز “پیری زودرس” را نشان می‌دهد که پس از آن، یک دوره “پیری دیررس” در نزدیکی ۸۳ سالگی پدیدار می‌شود.
دکتر الکسا موسلی، محقق بورسیه گیتس کمبریج که این تحقیق را رهبری کرد، می‌گوید:
ما می‌دانیم که سیم‌کشی مغز برای رشد ما حیاتی است، اما تصویری کلی از اینکه چگونه در طول زندگی ما تغییر می‌کند و چرا، نداریم. این مطالعه اولین موردی است که مراحل اصلی سیم‌کشی مغز را در طول عمر انسان شناسایی می‌کند.
این دوره‌ها زمینه مهمی را برای ما فراهم می‌کنند تا بدانیم مغز ما در مراحل مختلف زندگی در چه کارهایی ممکن است بهتر باشد یا در برابر چه آسیب‌هایی آسیب‌پذیرتر باشد. این می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم چرا برخی از مغزها در نقاط کلیدی زندگی به طور متفاوتی رشد می‌کنند، خواه این تفاوت‌ها شامل مشکلات یادگیری در کودکی باشد یا زوال عقل در سال‌های بعدی زندگی.
نحوه تغییر مغز از نوزادی تا ۹ سالگی
از بدو تولد تا دوران کودکی، مغز با فرآیندی به نام “تثبیت شبکه” شکل می‌گیرد. نوزادان تعداد فوق‌العاده‌ای سیناپس تولید می‌کنند که همان پیوندهای بین نورون‌ها هستند. با گذشت زمان، تنها فعال‌ترین اتصالات باقی می‌مانند، در حالی که بقیه هرس می‌شوند.
در طول این دوره، مغز از الگوی ثابتی از سیم‌کشی مجدد پیروی می‌کند. ماده خاکستری و سفید به سرعت رشد می‌کنند که باعث می‌شود ضخامت قشر مغز (فاصله بین ماده خاکستری بیرونی و ماده سفید داخلی) به بالاترین حد خود برسد. چین‌خوردگی‌های قشر بیرونی نیز در این زمان تثبیت می‌شوند.
در حدود ۹ سالگی، مغز با اولین نقطه عطف مهم خود روبرو می‌شود. توانایی‌های شناختی به‌طور قابل‌توجهی گسترش می‌یابد، اما خطر ابتلا به اختلالات سلامت روان نیز محسوس‌تر می‌شود.
نوجوانی: افزایش کارایی عصبی و اصلاح شبکه
در دوره دوم، مغز نوجوان به ساخت حجم ماده سفید ادامه می‌دهد و به شبکه‌های ارتباطی اجازه می‌دهد سازمان‌یافته‌تر شوند. اسکن‌های انتشار نشان می‌دهند که حرکت آب از طریق این مسیرها به طور فزاینده‌ای ساختاریافته می‌شود که نشان‌دهنده یک سیستم ساده‌تر است.
این دوره با بهبود کارایی در مناطق مغزی فردی و هماهنگی سریع‌تر در کل مغز تعریف می‌شود. این تغییرات از عملکرد شناختی قوی‌تر حمایت می‌کنند.
موسلی می‌گوید:
همانطور که می‌توانید تصور کنید، کارایی عصبی به خوبی توسط مسیرهای کوتاه متصل می‌شود، و دوره نوجوانی تنها دوره‌ای است که در آن این کارایی در حال افزایش است.
این اصلاحات در اوایل سی سالگی به اوج خود می‌رسند، که دانشمندان آن را “قوی‌ترین نقطه عطف توپولوژیکی” طول عمر توصیف می‌کنند.
موسلی بیان کرد:
در حدود ۳۲ سالگی، ما جهت‌گیری‌ترین تغییرات در سیم‌کشی و بزرگترین تغییر کلی در مسیر را، در مقایسه با سایر نقاط عطف، مشاهده می‌کنیم.
در حالی‌که بلوغ شروعی مشخص دارد، پایان نوجوانی از نظر علمی بسیار دشوارتر است. ما صرفاً بر اساس معماری عصبی دریافتیم که تغییرات نوجوانانه در ساختار مغز حدود اوایل سی سالگی به پایان می‌رسد.
بزرگسالی: ثبات و تفکیک تدریجی (Compartmentalization)
در حدود ۳۲ سالگی، دوره بزرگسالی آغاز می‌شود. در مقایسه با مراحل قبلی، معماری مغز پایدارتر می‌شود و هیچ نقطه عطف بزرگی برای تقریباً سه دهه وجود ندارد. طبق مطالعات دیگری که توسط تیم ذکر شده است، این دوره با “ثبات در هوش و شخصیت” همسو است.
محققان همچنین “جداسازی” (segregation) فزاینده‌ای را در طول بزرگسالی مشاهده کردند، به این معنی که مناطق مغز به تدریج در عملکرد خود تخصصی‌تر و از هم جدا می‌شوند.
نقطه عطف نزدیک به ۶۶ سالگی نسبتاً ظریف است. اگرچه شامل بازسازی چشمگیری نیست، اما تیم هنوز تغییرات معنی‌داری را در آرایش شبکه‌های مغز تشخیص داد.
موسلی می‌گوید:
داده‌ها نشان می‌دهند که یک سازماندهی مجدد تدریجی شبکه‌های مغزی در اواسط شصت سالگی به اوج خود می‌رسد. این احتمالاً مربوط به پیری است، همراه با کاهش بیشتر اتصال با شروع تحلیل رفتن ماده سفید.
این سنی است که افراد با افزایش خطر ابتلا به انواع بیماری‌هایی که می‌توانند مغز را تحت تأثیر قرار دهند، مانند فشار خون بالا، روبرو هستند.
پیری دیررس؛ کاهش اتصال جهانی (Global Connectivity)
آخرین نقطه عطف بزرگ در حدود ۸۳ سالگی رخ می‌دهد. پس از این، مغز وارد آخرین دوره سازماندهی ساختاری می‌شود. اگرچه داده‌های کمتری برای این مرحله در دسترس است، محققان دریافتند که مغز از اتصال گسترده و جهانی به الگویی تغییر می‌کند که با ضعیف شدن ارتباطات کلی، بیشتر به مناطق خاصی وابسته است.
پروفسور دانکن استل، استاد ارشد نورواینفورماتیک در کمبریج و نویسنده ارشد، افزود:
با نگاهی به گذشته، بسیاری از ما احساس می‌کنیم که زندگی‌مان با مراحل مختلفی مشخص شده است. معلوم می‌شود که مغزها نیز از این دوران‌ها عبور می‌کنند.
بسیاری از شرایط عصبی رشدی، سلامت روان، و شرایط عصبی با نحوه سیم‌کشی مغز مرتبط هستند. در واقع، تفاوت‌ها در سیم‌کشی مغز، مشکلات در توجه، زبان، حافظه، و مجموعه‌ای از رفتارهای مختلف را پیش‌بینی می‌کند.
درک این نکته که مسیر ساختاری مغز نه یک پیشرفت ثابت، بلکه مجموعه‌ای از چند نقطه عطف مهم است، به ما کمک می‌کند تا شناسایی کنیم که سیم‌کشی آن در چه زمانی و چگونه در برابر اختلال آسیب‌پذیر است.
منبع: Scitechdaily
