نگاهي به تاريخچه شناسايي رابطه ميان مغز و چشم


پيشرفت‌هاي اخير در حوزه زيست - عصبشناسي محصول تحولاتي است كه در چند دهه اخير در قلمروهاي متنوع از زبانشناسي و روانشناسي تا فلسفه علم و فلسفه ذهن و تا هوش مصنوعي علوم كامپيوتري و تا فيزيولوژي مغز و ژنتيك و زيست شناسي مولكولي بوقوع پيوسته است.

يكي از گامهاي موثري كه در اين زمينه برداشته شد، محصول يك اكتشاف تصادفي بود كه در سال ‪ ۱۹۵۹‬به وقوع پيوست. ماجراي اين اكتشاف و تحولات پس از آن، در زمره جالب‌ترين حوادث علمي در دهه‌هاي اخير است.

در سال ‪ ۱۹۵۹‬دو محقق سوئدي و كانادايي كه دردوره مابعددكتري در دانشگاه جان هاپكينزبه انجام پژوهش اشتغال داشتند به نحو تصادفي متوجه شدند كه تصوير لبه يك اسلايد شيشه‌اي، موجب برانگيخته شدن سلولهاي ناحيه‌اي موسوم به كورتكس مخطط ‪ striate cortex‬در مغز يك گربه آزمايشگاهي مي‌شود.

طي ‪ ۲۵‬سال بعد اين دو محقق،ديويد هابل و تورستن ويسل موفق شدند اين كشف تصادفي را به يكي از مهمترين دستاوردها در زمينه فهم فيزيولوژي و روان شناسي احساس، و ساختار و معماري كاركردي كورتكس مغز (لايه پر چين و شكنج روي مغز) تبديل كنند و اين حوزه‌ها را از زمان بنيادگذاري زيست-عصبشناسي مربوط به احساس كه ‪ ۷۵‬سال قبل توسط ئي آ آدريان به انجام رسيد، تا حدود كنوني آن بسط دهند.

هابل و ويسل ساختار سلسله مراتب وار پردازش اطلاعات بصري را صورتبندي كردند و اين مدل به صورت مدل استاندارد براي تحقيقات بعدي در زمينه زيست-عصبشناسي بصري و نيز مربوط به حواس ديگرمورد استفاده همه محققان قرار گرفت.

اين دو پژوهشگر كه براي تحقيقات خود به دريافت جايزه نوبل سال ‪۱۹۸۱‬نايل آمدند در عين حال براي نخستين بار امكان پل زدن ميان فعالييتهاي چشم را با فعالييت شناختي مطرح ساختند و به اين ترتيب با طرح مساله "شناسايي الگوها" به رشد علوم شناختي مدد رساندند.

از جمله دستاوردهاي اين دو پژوهشگر نشان دادن اين نكته بود كه تجربه هاي معمولي معماري آناتومي و فيزيولوژي مغز را شكل مي‌دهد. اين دو همچنين نخستين آزمايشهاي تجربي را براي بررسي نقش تجربه و اطلاعات فطري كه از پيش از تولد در ساختار سخت افزاري مغز جاي گرفته، در رشد مكانيزمهاي عصبي مربوط به ادراكات حسي و رفتاري به انجام رساندند.

ا كتشاف اوليه هابل و ويسل، از اين خصلت استثنايي برخوردار بود كه بلافاصله كاربرد كلينيكي و درمانگاهي پيدا كرد و براي مداواي آن دسته از نوزاداني كه به صورت مادرزادي با چشمهاي لوچ بدنيا مي‌آمدند به كار گرفته شد.

آزمايشهاي اين دو محقق به اندازه‌اي ساده و پر مغز بود كه نيازي به دستگاههاي پيچيده نداشت و نتايج آزمايشها نيز چنان روشن بود كه به هيچ تفسير آماري حاجت پيدا نمي‌كرد.

خواص نوري كورتكس مخطط مغز در ارتباط با سازمان شبكيه چشم با تحقيقاتي كه در دهه ‪۱۹۴۰‬به وسيله ويد مارشال و اس تالبوت بر روي ميمونها و گربه‌ها به انجام رسيده بود، شناخته شده بود،اما درباره نحوه واكنش يا خواص تك سلولهاي كورتكس اين ناحيه اطلاعي در دست نبود.

در همه تحقيقاتي كه در اين دوران بر روي نحوه فعالييت كورتكس مخطط مغز به انجام مي‌رسيد از محركهاي الكتريكي براي تحريك اعصاب نوري شبكيه چشم استفاده مي‌شد و هيچ يك از محققان به صرفات اين نيفتاده بود كه از محركهاي نوري براي اين منظور استفاده كند.

در دهه ‪۱۹۵۰‬در مونترال كانادا و فريابورگ آلمان روشهايي براي تشخيص واكنش تك سلولهاي عصبي كورتكس مخطط مغز تكميل شد، اما گروههاي آزمايشگر معمولا از نورهاي پراكنده و غير متمركز براي تحريك سلولهاي عصبي استفاده مي كردند و در نتيجه واكنشي كه حاصل مي‌شد ضعيف بود تا اينكه سرانجام محققان دانشگاه فريابورگ شروع به استفاده از دستگاهي كردند كه مي‌توانست تحريك را در حد يك چهارخانه كوچك در ميدان بينايي متمركز سازد.

اما از آنجا كه اين پرتو به صورت عمودي به شبكيه تابانده مي‌شد، امكان درك اين مطلب كه آيا كورتكس مي‌تواند نورهايي را كه با زواياي مختلف به شبكيه تابانده مي‌شود از يكديگر تشخيص دهد، اساسا به ذهن اين محققان خطور نكرد.

در سال ‪۱۹۵۳‬دو پژوهشگر به نامهاي بارلو و كوفر با انجام آزمايشهايي بر روي شبكيه چشمهاي قورباغه امكان شناسايي‌هاي پيچيده را در چشم جانداران آشكار كردند.

كوفراستاد راهنماي هابل و ويسل در دوره دكتري بود و همين امر زمينه را براي تحقيقات اين دو بر روي كورتكس بصري گربه‌ها در سال ‪۱۹۵۹‬هموار كرد.

بارلو و كوفر مقاله‌اي انتشار دادند با عنوان "آنچه چشم قورباغه به مغز قورباغه مي‌گويد". اين مقاله راه را براي هابل و ويسل در تحقيقات اساسي خود باز كرد.

نكته مهم در روش پژوهش اين دو محقق آنست كه به عوض تاكيد زياد بر فعالييتهاي كمي، و استفاده از آمار و داده‌هاي آماري، تكيه خود را بر مشاهده رويدادها در پرتو حدسهاي اوليه خود گذارده بودند و همين امر به آنان كمك كرد تا بتوانند آنچه را كه ديگران به دليل غرق شدن در جزييات فني و امار و ارقام و اطلاعات از ديدن آن عاجز بودند، با استفاده از عقل سليم به نكات مهمي كه از نظر ديگران پنهان مانده بود پي ببرند و بنياد يكي از مهمترين حوزه‌هاي تحقيقات كنوني در زيست-عصبشناسي بصري را پي بريزند