توانایی مغز در انطباق با ناتوانی بینایی و قابلیت تغییرپذیری عصبی

مغز انسان هرگز در یک حالت ثابت و غیرقابل تغییر باقی نمی‌ماند. این عضو فوق‌العاده به‌طور مداوم با تجربیات جدید تطبیق پیدا می‌کند، تکنیک‌های جدیدی را یاد می‌گیرد و طرز پردازش اطلاعات را دگرگون می‌سازد. اما در زمان از دست دادن یکی از اصلی‌ترین منابع اطلاعاتی‌اش، یعنی بینایی، چگونه می‌تواند در برابر اوضاع نوین خود را سازگار کند؟

مغز از میلیاردها نورون تشکیل شده است که از طریق شبکه‌های پیچیده با یکدیگر در ارتباط هستند. این ارتباطات ثابت نیستند و روزمرگی، یادگیری و تمرین می‌توانند شیوه‌های فعالیت‌شان را متحول کنند.

به‌عنوان مثال، هنگامی که فردی به یادگیری نواختن یک ساز اقدام می‌کند، مغز او به تدریج در هماهنگی حرکات انگشتان، پردازش صداها و به‌یادآوری الگوهای موسیقی مهارت بیشتری کسب می‌کند. این پیشرفت به برقراری ارتباطات عصبی قوی‌تر و بهبود هماهنگی شبکه‌های مغزی بستگی دارد.

این توانایی تغییر را انعطاف‌پذیری عصبی می‌نامند. مغز می‌تواند روابط پرکاربرد را تقویت کرده، سطح فعالیت برخی مسیرهای عصبی را تعدیل کند و در شرایط ویژه، ساختار شبکه‌های خود را با نیازهای جدید تطبیق دهد.

زمانی که فردی بینایی خود را از دست می‌دهد، مغز دیگر نمی‌تواند اطلاعاتی را که پیش‌تر از طریق چشم دریافت می‌کرد، مدیریت کند. این دگرگونی می‌تواند فعالیت شبکه‌های مربوط به پردازش اطلاعات حسی را تغییر دهد.

البته، انعطاف‌پذیری عصبی نشان‌دهنده توانایی نامحدود مغز در جبران تمامی آسیب‌ها نیست. مغز قادر نیست هر قسمت ازدست‌رفته را به‌طور آزاد برای خودش جایگزین کند یا تمام محدودیت‌های ناشی از نابینایی را از میان بردارد. میزان سازگاری به عواملی از جمله سن، تجربیات گذشته، وضعیت شبکه‌های عصبی و طول مدت نابینایی وابسته است.

یکی از سؤالات جالب درباره انعطاف‌پذیری عصبی این است که مغز چگونه برای سازگاری با وضعیت جدید، به چه مدتی احتیاج دارد. آیا تغییرات بعد از سال‌ها نابینایی به وجود می‌آیند یا ممکن است زودتر از آن شروع شوند؟

پژوهش‌ها نشان می‌دهند که برخی تغییرات کارکردی مغز می‌توانند تنها در مدت چند روز رخ دهند. دلیل این سرعت آن است که تغییرات به‌طور الزامی به ساخت ارتباطات عصبی جدید نیاز ندارد. گاه حتی تغییر در نحوه استفاده از مسیرهای موجود کافی است تا فعالیت یک شبکه مغزی را دگرگون کند.

در تحقیقی جالب، محققان گروهی از افراد بینا را به مدت پنج روز از دریافت اطلاعات بینایی محروم کردند. شرکت‌کنندگان در این دوره به چشم بند زده و تحت نظر پژوهشگران، مهارت‌های لمسی از جمله شناسایی نویسه‌های بریل را تمرین کردند.

پس از گذشت این پنج روز، افرادی که از بینایی خود محروم شده بودند، موفقیت بیشتری در شناسایی نویسه‌های بریل نسبت به گروه کنترل داشتند. شواهد حاکی از فعالیت بیشتر بخش‌هایی از ناحیه پس‌سری، که معمولاً با پردازش اطلاعات بصری در ارتباط است، در حین انجام فعالیت‌های لمسی بود.

سپس محققان با استفاده از تحریک مغناطیسی، به‌طور موقت در فعالیت این ناحیه اختلال ایجاد کردند. نتایج نشان داد تغییر در عملکرد شرکت‌کنندگان محروم از بینایی در تشخیص نویسه‌های بریل کاهش یافته است؛ که نشانه‌ای از این بود که آن ناحیه در تسهیل فعالیت لمسی دخیل بوده است. نکته جالب این که پس از برداشتن چشم‌بندها، تغییر فعالیت ثبت‌‌شده در ناحیه پس‌سری حدوداً ۲۴ ساعت بعد به وضعیت پیشین خود بازگشت.

این آزمایش نشان می‌دهد که مغز بزرگسالان توانایی تغییر روند فعالیت‌های خود را بسیار سریع‌تر از آنچه که تصور می‌شود، داراست. البته تغییرات مشاهده‌شده متعلق به افرادی بود که موقتاً از بینایی خود محروم شده بودند و نمی‌توان نتایج را به‌طور مستقیم به افرادی که سال‌ها با نابینایی مواجه بوده‌اند، تعمیم داد.

زمانی که درباره بازسازمان‌دهی مغز صحبت می‌کنیم، ممکن است به این فکر بیفتید که نورون‌ها بعد از نابینایی اقدام به ایجاد شبکه‌ای کاملاً جدید می‌کنند. اما در واقعیت، سازگاری مغز همیشه به چنین تغییرات گسترده‌ای احتیاج ندارد.

برای درک بهتر این مطلب، تصور کنید یک شهر با چند خیابان اصلی و فرعی وجود دارد. اگر یکی از مسیرهای اصلی غیرقابل دسترس شود، رانندگان از خیابان‌های فرعی استفاده خواهند کرد. در ابتدا نیازی به ساختن مسیر جدید نیست؛ خیابان‌هایی که از قبل وجود دارند، می‌توانند بار ترافیک بیشتری را بر دوش بکشند.

در مغز نیز اتفاق مشابهی می‌افتد. برخی از ارتباطات عصبی که پیش از این فعالیت محدودی داشتند، ممکن است بعد از تغییر در ورودی‌های حسی، نقش بیشتری ایفا کنند.

در بازه‌های زمانی طولانی‌تر، تغییر در شدت ارتباطات میان نورون‌ها و حتی تأثیرات ساختاری برخی از شبکه‌های عصبی می‌تواند در این روند سازگاری مؤثر واقع شود.

با این حال، افزایش فعالیت یک بخش از مغز به‌تنهایی گواهی بر ساخت ارتباطات عصبی جدید نیست. روش‌های تصویربرداری معمولاً تغییر فعالیت یا ویژگی‌های بافت مغز را نشان می‌دهند و برای تعیین دقیق سازوکار تغییرات، نیاز به شواهد بیشتری وجود دارد. به همین دلیل، دانشمندان تفاوتی میان تغییر عملکرد شبکه‌های عصبی و تغییر ساختار فیزیکی آن‌ها قائل می‌شوند.

مغز در طول زندگی خود از قابلیت تغییر برخوردار است، اما میزان این انعطاف‌پذیری در سنین مختلف یکنواخت نیست. در دوران کودکی، شبکه‌های عصبی هنوز در حال رشد و سازمان‌دهی هستند. تجربیات حسی در این مرحله می‌توانند تأثیر شگرفی بر شکل‌گیری ارتباطات مغزی بگذارند. به همین خاطر است که برخی از مراحل رشد را «دوره‌های حساس» یا «دوره‌های بحرانی» می‌نامند.

در این دوره‌ها، دریافت نوع خاصی از اطلاعات حسی برای رشد صحیح برخی قابلیت‌ها ضرورت دارد. به‌عنوان مثال، دستگاه بینایی برای شکوفایی برخی مهارت‌های بصری به دریافت اطلاعات مناسب در مراحل اولیه زندگی نیازمند است. چنانچه این داده‌ها برای مدتی طولانی در دسترس نباشند، هر چند مشکل بینایی بعداً هم قابل برطرف شدن باشد، باز هم ممکن است به بازیابی کامل توانایی‌های بینایی منجر نشود.

این موضوع یکی از دلایل تغییرات متفاوت در سازگاری مغز افراد نابینای مادرزاد و افرادی است که در سنین بالاتر قابلیت بینایی خود را از دست داده‌اند.

در افرادی با نابینایی مادرزاد، عدم وجود اطلاعات بصری در مراحل ابتدایی رشد بر شکل‌گیری شبکه‌های مغزی اثر می‌گذارد. اما فردی که در بزرگسالی نابینا می‌شود، پیش‌تر سال‌ها در معرض اطلاعات بینایی بوده و شبکه‌های مرتبط با بینایی‌اش به‌طور عمده شکل گرفته‌اند.

البته نمی‌توان به‌طور قطعی بیان کرد که مغز یکی از این دو گروه به‌طرز مشخصی انعطاف‌پذیرتر یا کارآمدتر است. آنچه که تفاوت ایجاد می‌کند، زمان محروم بودن از بینایی و تجربیات حسی قبلی است.

مدت‌ها تصور بر این بود که مغز بعد از اتمام دوره رشد، بخش عمده‌ای از توانایی تغییر خود را از دست می‌دهد. این دیدگاه بیان می‌کرد که شبکه‌های عصبی در بزرگسالی به‌نوعی ثابت می‌شوند و قابلیت بازسازمان‌دهی آنها محدود است. اما تحقیقات جدیدتر نشان داده‌اند که این دیدگاه به‌طور کامل صحیح نمی‌باشد.

مغز بزرگسالان توانایی تغییر و تنظیم فعالیت خود را در پاسخ به یادگیری، تمرین و تغییر شرایط حسی، هنوز حفظ کرده است. آزمایش پنج‌روزه محرومیت از بینایی مثال روشنی برای این قابلیت به شمار می‌آید.

برای مثال، شخصی که در کودکی به مدت زیادی از تجارب بینایی بی‌بهره بوده است، ممکن است پس از درمان مشکلات چشمی‌اش همچنان در شناسایی اشیاء یا تفسیر صحنه‌های پیچیدۀ بصری با دشواری مواجه شود. این موضوع مشخص می‌کند که توانایی مغز برای تغییر به‌معنای توانایی کامل آن برای بازگشت به عملکرد قبلی نیست.

تغییرات ناشی از انعطاف‌پذیری عصبی همگی ماندگار نیستند. برخی از آن‌ها به‌سرعت بر اثر تغییر شرایط حسی محو می‌شوند، در حالی که دیگران ممکن است برای مدت زمان طولانی باقی بمانند.

در آزمایش مربوط به محرومیت پنج‌روزۀ بینایی، محققان دریافتند که تغییر فعالیت در ناحیهٔ پس‌سری پس از برداشت چشم‌بندها به‌سرعت به حالت اولیه بازمی‌گردد. اما در افرادی که سال‌ها نابینا زندگی کرده‌اند، بازسازمان‌دهی مغز ممکن است دارای ثبات بیشتری باشد.

در یک پژوهش دیگر، دانشمندان تغییرات مغزی فردی را با سابقه طولانی نابینایی شدید پیش و پس از به دست آوردن بخشی از بینایی مورد بررسی قرار دادند.

پیش از درمان، برخی نواحی پس‌سری مغز او هنگام شنیدن صدا فعال می‌شدند. پس از درمان و بازگشت بخشی از اطلاعات دیداری، محققان مشاهده کردند که برخی واکنش‌های شنیداری در این نواحی کاهش یافته است، اما تعدادی از آن‌ها هنوز هم چند ماه بعد وجود داشتند.

این یافته‌ها حاکی از آن است که تغییرات مغز لزوماً یک‌طرفه و غیرقابل برگشت نیستند. برخی شبکه‌ها می‌توانند دوباره خود را با شرایط تازه سازگار کنند، درحالی‌که بعضی از تغییرات قبلی به مدت طولانی‌تری باقی می‌مانند. با این حال، این پژوهش بر روی یک فرد خاص تاکید داشت و نتایج آن را نمی‌توان به تمامی افراد نابینا تعمیم داد.

معمولاً انعطاف‌پذیری عصبی به عنوان ویژگی مثبتی شناخته می‌شود؛ زیرا به مغز کمک می‌کند تا مهارت‌های جدید را فراگیرد و با تغییرات تطبیق پذیرد. با این حال، همه تغییرات عصبی لزوماً مفید نخواهند بود.

برای فردی که بینایی‌اش را از دست داده، بازسازی شبکه‌های مغزی ممکن است بخشی از فرایند سازگاری باشد. اما اگر در آینده راه‌حلی برای بازگشت اطلاعات بصری وجود داشته باشد، مغز مجبور خواهد بود بار دیگر با این ورودی‌ها خود را تطبیق دهد. در این حالت، پرسش مهمی مطرح می‌شود: آیا برخی سازگاری‌های قبلی ممکن است فرآیند بازیابی بینایی را دشوارتر کنند؟

پژوهشگران در این زمینه پیشنهاد کرده‌اند که برخی شکل‌های بازسازی عصبی در شرایط خاص ممکن است با بازگشت عملکرد طبیعی یک حس تداخل داشته باشند. با این حال، شواهد موجود به اندازه‌ای نیستند که بتوان نتیجه‌گیری قطعی انجام داد و روابط میان سازگاری مغز و بازیابی عملکرد حواس به تفاوت‌های متعددی بستگی دارد.

نکته حائز اهمیت این است که نمی‌توان تغییرات مغز را به دو دسته کاملاً مفید و مضر تقسیم کرد. تغییری که در یک شرایط خاص باعث سازگاری می‌شود، ممکن است در شرایط دیگر نتایج متفاوتی داشته باشد. همچنین فعال شدن یک ناحیه مغزی در پردازش اطلاعات حسی دیگر به‌معنای از دست دادن همیشگی کارایی آن ناحیه نیست.

در تحقیقی که در سال ۲۰۱۱ منتشر شد، دانشمندان گروهی را مطالعه کردند که پس از سال‌ها نابینایی از دوران کودکی، با استفاده از درمان‌های پزشکی موفق شدند بینایی خود را بازیابند. پژوهشگران مایل بودند بدانند آیا این افراد قادر به شناسایی اشیائی هستند که پیش‌تر تنها با لمس آن‌ها را شناخته بودند و حالا می‌توانند آن‌ها را تنها با دیدن شناسایی کنند یا خیر.

این یافته‌ها نشان می‌دهند که دریافت اطلاعات بصری به‌تنهایی برای درک جهان کافی نیست. مغز باید بیاموزد که چگونه بین اطلاعات جدید و تجربیات قبلی ارتباط برقرار کند. جالب اینجاست که عملکرد شرکت‌کنندگان پس از کسب تجربه بصری به‌طور قابل توجهی بهبود یافت. به عبارتی، مغز توانست به تدریج ارتباطات بین تجربیات لمسی و بصری را بهبود بخشد.

پژوهش‌ها در زمینه نابینایی نشان می‌دهند که مغز انسان قادر است در طول زندگی خود شیوه فعالیت و سازمان‌دهی شبکه‌هایش را تغییر دهد. برخی تغییرات تنها در عرض چند روز رخ می‌دهند و عده‌ای دیگر در طول سال‌ها از تجربه و یادگیری شکل می‌گیرند.

با این حال، این ظرفیت نامحدود نیست. سن شروع نابینایی، مدت زمان محرومیت از بینایی، وضعیت شبکه‌های عصبی و تجربیات زندگی می‌توانند بر چگونگی سازگاری مغز تأثیر بگذارند. همچنین همه تغییرات عصبی منجر به بهبود عملکرد نمی‌شوند. بعضی از سازگاری‌ها ممکن است موقت بوده و برخی دیگر مدت طولانی دوام بیاورند و اثرات دیگر هنوز به درستی شناخته نشده‌اند.

شناسایی این تفاوت‌ها به محققان کمک می‌کند تا روش‌های آموزشی و توان‌بخشی موثرتری را طراحی کنند. همچنین تحقیقات مرتبط با بازیابی بینایی نشان می‌دهد که درمان مشکلات چشمی تنها بخشی از راه است و مغز برای استفاده بهینه از اطلاعات بصری جدید به یادگیری و سازگاری دوباره نیاز خواهد داشت.

انعطاف‌پذیری عصبی به روشنی نشان می‌دهد که مغز حتی بعد از وقوع تغییرات شدید در تجربیات حسی، می‌تواند توانایی تغییر خود را حفظ کند؛ هرچند میزان و خروجی این تغییرات برای هر فرد متفاوت است.