نخاع می‌تواند مستقل از مغز عمل کند

معمولاً اعتقاد بر این است که یادگیری حرکتی و حافظه در مغز اتفاق می‌افتد، نه در نخاع و دومی صرفا به عنوان یک نقطه اتصال بین مغز و بدن عمل می‌کند. برای مثال قشر حرکتی در مغز دستورات حرکتی را به ماهیچه‌ها می‌فرستد. با این حال، این کاملا درست نیست.

به نقل از آی‌ای، مرکز علوم مغز RIKEN در ژاپن به تازگی به سراغ مدار عصبی در نخاع که مستقل از مغز عمل می‌کند، رفته است.

پیش از این دانشمندان می‌دانستند که پاها می‌توانند بدون مغز، مانند جوجه‌هایی که می‌توانند با سرهای بریده بدوند، کار کنند. این را در حشرات نیز می‌بینیم که بدون سر راه می‌روند.

این که این رفتار چگونه ممکن شده است، تاکنون به شکل یک راز باقی مانده بود و حالا یک گروه پژوهشی به سرپرستی آیا تاکئوکا(Aya Takeoka) در مرکز Riken به تازگی از آن پرده برداشته است.

این مطالعه که در مجله Science منتشر شده، دو گروه از نورون‌های نخاعی را که مسئول یادگیری و یادآوری هستند، شناسایی کرده است.

تاکئوکا می‌گوید: اگر می‌خواهیم پایه‌های حرکت خودکار در افراد سالم را درک کنیم و از این دانش برای پیشرفت بهبودی پس از آسیب نخاعی استفاده کنیم، به دست آوردن بینش در مورد مکانیسم اساسی آن ضروری است.

پژوهشگران یادگیری و یادآوری را بدون ورودی از مغز در دو گروه موش مطالعه کردند. یک گروه اگر پاهای عقبشان خیلی پایین می‌رفت، شوک الکتریکی دریافت می‌کردند. گروه دیگر همان شوک را دریافت می‌کردند، اما در زمان‌های تصادفی و بدون توجه به موقعیت پای عقب. سرانجام مشاهده شد که پس از ۱۰ دقیقه، تنها گروه اول بودند که یاد گرفتند پاهای خود را به گونه‌ای تنظیم کنند که از دریافت شوک جلوگیری کنند.

به عبارت دیگر، طناب نخاعی می‌تواند آن ارتباط را ایجاد کند و بدون مغز آن را به خاطر بسپارد که به آن «یادگیری تطبیقی» گفته می‌شود.

پژوهشگران یک روز بعد همان آزمایش را انجام دادند، اما جای موش‌ها را با هم عوض کردند. در نتیجه موش‌هایی که پاهای عقبشان تحریک شده بود، یادشان نرفت که پاهایشان را بالا نگه دارند. این یعنی نخاع آن را ثبت کرده است، در نتیجه پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که یادگیری نخاعی، فوری و پایدار است.

پژوهشگران سپس شروع به مطالعه عصب شناسی این عملکرد کردند. آنها شش نوع موش تراریخته یا تغییر یافته ژنتیکی را به خدمت گرفتند و مجموعه متفاوتی از نورون‌های نخاعی را برای هر نوع موش غیرفعال کردند تا تشخیص دهند کدام قسمت‌ها یادگیری و حافظه نخاعی را کنترل می‌کنند.

موش‌ها بدون نورون‌های بالای ستون فقرات نمی‌توانستند یاد بگیرند که از شوک‌ها اجتناب کنند. این بدان معنا بود که این همان نورون‌های بالای ستون فقرات هستند که مسئول یادگیری تطبیقی نخاع هستند.

با این حال، نورون‌های بالای ستون فقرات هیچ تاثیری بر معکوس کردن یادگیری نداشتند. در واقع، نورون‌های واقع در پایین ستون فقرات نیز برای به خاطر سپردن یا یادآوری آنچه آموخته شده بود، حیاتی بودند.

جالب اینجاست که پژوهشگران در روز دوم این آزمایش را تکرار کردند و دیدند که موش‌های وحشی در واقع سریع‌تر از روز اول یاد گرفتند. دانشمندان با تحریک نورون‌های پایین ستون فقرات توانستند یادآوری حرکتی را تا ۸۰ درصد افزایش دهند.

تاکئوکا می‌گوید: این نتایج نه تنها این تصور رایج را که یادگیری حرکتی و حافظه صرفاً به مدارهای مغز محدود می‌شود، به چالش می‌کشد، بلکه نشان دادیم که می‌توانیم یادآوری حرکتی نخاع را دستکاری کنیم که پیامدهایی برای درمان‌های طراحی شده برای بهبود بهبودی پس از آسیب به ستون فقرات دارد.

دانشمندان با مطالعه ژنتیکی چگونگی یادگیری اندام‌ها بدون کمک مغز، مراکز کنترل خاصی از ستون فقرات را یافتند. این یافته‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا نورون‌ها را برای تسریع فرآیند یادگیری بدون مغز، تحریک کنند.