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. 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.