دکتر سید سلمان فاطمی

منبع هوشیاری کجاست؟(قسمت سوم)

آیا هوشیاری در نتیجه ی متابولیسم و مصرف کالری در سلول های مغزی است؟

آیا هر چه هوشیاری فرد بیشتر باشد، مقدار مصرف انرژی و متابولیسم در سلول های مغزی افزایش می یابد؟

آیا هوشیاری محصول کارکرد صرف سلول های مغزی است یا خود سلولهای مغزی، تحت مدیریت هوشمندی است که طبق برنامه ای کاملا هدف مند و قانونمند آنها را به اینجا رسانده است؟

آیا محصولات تکامل از جمله نورون های عصبی، به صورت تصادفی ایجاد شده اند و مولد هوشمندی اند یا این محصولات، خودشان نتیجه ی فرایندی هوشمند در کیهان هستند؟

انرژی و خصوصیات مرتبط با نیرو و کار، میتواند با عنوان تفاوت های محقق شده ی حرکت و فشار، توصیف شود. عبارت نگل که چیزی هست که از نظر درونی محتمل است تفاوت های محقق شده و واقعی را در بر بگیرد به این مورد می پردازد. مدارک جدید در مورد علوم اعصاب پیشنهاد میدهد هوشیاری محصول الگویی است که فعالیت دارای انرژی در مغز، با آن سازماندهی میشود. پس از این مدارک بیان میشود ما هوشیاری را تجربه می کنیم چون چیزی هست که از نظر درونی ممکن است سازمان دهی و شکلگیری ویژه ای از تفاوت های واقعی در مغز را انجام دهد.

پژوهشگران زیادی با تصور مغز به عنوان پردازشگر عصبی اطلاعات با مساله هوشیاری رویارو شده اند.(مانند تونونی و همکاران او در سال 2016، دهان و همکاران او در سال 2017 و رافینی در سال 2017)

آیا اصل حاکم بر مغز در سطح عصبی، نه پردازش اطلاعات بلکه پردازش انرژی است؟ الگوی تئوریک اطلاعات برای اندازه گیری و مدلسازی فعالیت مغز میتواند به طور سودمند، مکمل الگوی انرژی ای باشد که در اینجا مطرح میشود.

هوشیاری و انرژی در مغز

ما عملکرد بیولوژیک انرژی در مغز را به طور کامل نمی شناسیم و نمی دانیم چگونه در ارتباط با هوشیاری است. با اینکه مغز انسان فقط دو درصد توده ی بدن را تشکیل میدهد بخش بزرگی از انرژی موجود در بدن را- که حدود 20% است- مصرف میکند. بیشتر این انرژی از اکسیداسیون قندی- که از طریق خون برای بافت مغز فراهم میشود- منشا میگیرد. روی وشرینگتون اولین افرادی بودند که پیشنهاد دادند بین تغییرات جریان خون مغز و فعالیت عملکردی و شناختی ارتباط مستقیمی وجود دارد. به نظر میرسد بسیاری از خصوصیات آناتومی مغز انسان مانند تعداد عروق خونی در واحد فضا، طول ارتباط های عصبی، ضخامت آکسون ها و حتی نسبت اندازه ی مغز به معده با نیازهای متابولیک بالا- که در ارتباط با فرایند پیچیده ی شناختی است- تعیین شود.

برای بسیاری از دانشمندان علوم اعصاب، عملکرد اصلی انرژی در مغز، سوخت رسانی برای پردازش داده ها و پیامرسانی عصبی است. فراهم کردن منبع انرژی برای طراحی و عملکرد و ساختار محاسباتی مغز اجباری است. برای نمونه محاسبه شده است سرعت تهیه ی انرژی- که برای مغز انسان مورد نیازاست- یک حد بالایی از سرعت را روی پردازش عصبی به میزان تقریبا1 کیلوهرتز قرار میدهد.

با اینحال شولوینک و همکاران او محاسبه کردند که درک هوشیار تحریک های حسی، مصرف انرژی را در مغز نخستی ها تا کمتر از 6 % در مقایسه با مصرف انرژی در فقدان حس هوشیار افزایش میدهد. آنها این تغییر نسبتا اندک را به استراتژی طراحی سودمند انرژی مغز، مرتبط می دانند که در آن، کاهش و یا افزایش فعالیت عصبی، نقشی عملکردی را در پردازش داده ها دارد. انرژی در این مقادیر، نقش مستقیمی در پردازش های ذهنی بالاتر مانند هوشیاری ندارد.

روبرت شولمن و همکاران او تصور می کنند ارتباط مستقیمی بین انرژی در مغز و هوشیاری وجود دارد.

با مطالعه ی نقص پیشرونده ی پاسخ رفتاری به تحریک بیرونی، از بیداری تا بیهوشی آنها یک کاهش و لوکالیزاسیون مرتبط با متابولیسم مغزی را پیدا کردند(مارکر مصرف انرژی). بنابراین آنها پیشنهاد میدهند متابولیسم کلی بالا، برای هوشیاری لازم است. با این همه آنها همچنین آگاه هستند که سرعت های متابولیسم کلی بالا کافی نیست زیرا بیماران دچار سندرم درجا و کسانی- که از برخی اشکال تشنج های پی در پی رنج میبرند- میتوانند سطوح بالایی از متابولیسم کلی مغز را بدون نشان دادن رفتار قابل مشاهده- که ما از فرد هوشیار انتظار داریم- نشان دهند.

(میزان مصرف انرژی، ارتباط مستقیمی با هوشیاری ندارد و این صرفه جویی در مصرف انرژی در مغز سالم فرد هوشیار، مزیتی تکاملی را برای مغز انسان در بقا فراهم کرده است. یافتن رابطه ی مستقیم بین مصرف انرژی و عملکرد یک موتور پیشرفته، در همه موارد صادق نیست به خصوص موتورهای قدرتمند با راندمان بالا میتواند درصد زیادی از انرژی مصرفی را به کار مفید، تبدیل کند. در این شرایط حتی با کم بودن میزان انرژی، دستاورد زیادی میتواند حاصل شود. بنابراین تصور رابطه ی مستقیم هوشمندی به عنوان محصول ابزار هوشمندی با میزان مصرف انرژی در اندامی مانند مغز- که اوج بهره وری و کارآمدی است- دیدگاهی ساده لوحانه است.

طبیعی است که ارتباط مستقیمی بین مصرف انرژی و سطح هوشیاری فرد وجود نداشته باشد؛ به خصوص اگر تصور کنیم بخشی از هوشمندی انسان، نتیجه ی فعالیت مغزی نیست. مشابه این حالت در رویاها اتفاق می افتد که با وجود هوشمند بودن فرد در رویا، بخش بزرگی از فعالیت مغز به دلیل نبود محرک های دریافتی از چشم و گوش و فعالیت های روزانه، در حال استراحت است.)

نظریه شولمن در زمینه های بسیاری مورد چالش قرار گرفته است. برای نمونه اشاره شده است پاسخ دهی رفتاری ممکن است به عنوان مقیاس ادراک، ناکافی باشد در صورتی که رد پای هوشیاری در افرادی دیده شده است که وضعیت هوشیاری آنها گاهی با متابولیسم پایین مغزی در وضعیت نباتی شناخته می شود. علاوه بر آن، برخی بیماران هستند که از وضعیت نباتی بهبود می یابند تا دوباره هوشیار شوند. اینها با وجود متابولیسم نسبتا پایین مغزی در مقایسه با افراد کنترل طبیعی، هوشیار میشوند.

در سال های اخیر علاقه زیادی در مطالعه ی فعالیت درونی مغز وجود داشته است. این زمینه یا فعالیت خودبخودی در وضعیت استراحت در فقدان تحریک بیرونی یا توجه مستقیم رخ می دهد و تقاضای انرژی آن، میتواند تا حد زیادی بیش از تقاضای انرژی در فعالیت موضعی به دلیل انجام کارهای معمول یا توجه، باشد. کشف این انرژی تاریک در مغز باعث شگفتی انجمن دانشمندان علوم اعصاب شد و هنوز مورد بحث است.(اصطلاح انرژی تاریک در مغز، اصطلاح جالبی است که نشان دهنده ی عدم آگاهی دانشمندان بر بخش بزرگی از ابزار هوشمندی انسان است.

واقعا چگونه ممکن است با وجود هوشمندی بیشتر، مصرف انرژی در مغز کم شود؟!

آیا در اینجا لازم نیست تصور رایج برای منبع هوشیاری زیر سوال برود؟

اصطلاح انرژی تاریک در مغز، مشابه همین اصطلاح در کیهان شناسی است. انرژی و ماده ی تاریک که بخش غالب کیهان ما را تشکیل میدهد، نشانه ای از نادانی انسان از اصل و اساس کیهان است به همین ترتیب اصطلاح انرژی تاریک در مغز و هوشمندی، نشانه ی جهل دانشمندان علوم اعصاب از اصل و ریشه ی هوشمندی است.)

کار بر فعالیت درونی، منجر به شناسایی شبکه ی حالت پیش فرض در مغز شده است. (در علوم اعصاب، شبکهٔ حالت پیش‌فرض(به انگلیسی: Default mode network)یک شبکهٔ مغزی در مقیاس بزرگ است و مناطقی را شامل می‌شود که فعالیتشان به شدت وا‌بسته‌است و در عین‌حال از دیگر شبکه‌های مغزی جدا است. شبکهٔ حالت پیش فرض بیش‌تر در شرایطی- که شخص متمرکز جهان بیرونی نباشد و در زمانی که در حین بیداری در حالت استراحت باشد- مشاهده شده‌است. مثلاً هنگامی که شخص غرق در افکار خود است.)

این شبکه، ترتیبی از مناطق واسطه ای است که از سطوح بالای انرژی در زمانی که فرد در وضعیت غیرهوشیار است استفاده میکند. استفاده از انرژی در این شبکه در زمانی که کاری با هوشیاری بالاتر مانند توجه به یک محرک انجام میشود به طرز زیادی کاهش می یابد.(همانطور که بیان شد، مغز، ماشینی با راندمان و کارآمدی بسیار بالا است. با توجه به تمایزها و پیچیدگی های بسیار در مغز، قدرت بسیار بالایی برای انعطاف وجود دارد. در انسان، همانطور که در رویاها هست، بسیاری از معلومات، نتیجه ی دریافت از اندام های حسی نیست. این معلومات با وجود اینکه در شرایط هوشیار درک میشود، نیازمند متابولیسم بالای ناشی از تحریک های حسی و نورون های واسطه ای بعد از این گیرنده ها تا قشر مغز نیست. بنابراین هوشیاری بیشتر در انسان، الزاما همراه با متابولیسم و انرژی بالاتر نیست.)

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2018.02091/full

برخی توضیحات از دکتر سلمان فاطمی نورولوژیست