چشم انداز پیشگام: مشارکت مایکل استرایکر در درک قشر بینایی

بزرگنمایی تصویر

به گزارش تکنولوژین و به نقل از خبری-پزشکی در این مصاحبه که در Society for Neuroscience’s Neuroscience ۲۰۲۳ انجام شد، با پروفسور مایکل استرایکر، متخصص برجسته با بیش از چهار دهه تحقیق پیشگامانه، دنیای شگفت انگیز علم اعصاب را بررسی می کنیم. پروفسور استرایکر از کمک های اولیه خود به کار فعلی خود در UCSF، یافته های مهم خود در رشد مغز، تأثیر متقابل ژنتیک و محیط، و ماهیت انعطاف پذیری مغز را مورد بحث قرار می دهد. بینش او پیچیدگی ها و سازگاری مغز انسان را روشن می کند. به ما بپیوندید تا با یکی از برجسته‌ترین چهره‌های علوم اعصاب به بررسی عمیقی بپردازیم.

تحقیقات شما عمیقاً درک ما از سیستم بینایی را تغییر داده است. آیا می‌توانید به طور خلاصه توضیح دهید که چگونه به انجام تحقیقات در علوم اعصاب رسیدید و تمرکز اصلی تحقیق شما و اهمیت آن چیست؟

من در بیشتر دوران تحصیلی ام، به مدت ۴۶ سال، در UCSF بوده ام، به جز یک سال تعطیلی در آکسفورد و یک چهارم در پیزا. من از ریاضیات شروع کردم، به فلسفه رفتم، سپس به علوم اعصاب رفتم. سفر من شامل تمیز کردن قفس موش، برنامه‌نویسی برای یک آزمایشگاه علوم اعصاب و در نهایت پیوستن به سپاه صلح بود. مدتی را در شرق آفریقا گذراندم، سواحیلی را یاد گرفتم و به عنوان مهندس توسعه آب کار کردم. علاقه من به علوم اعصاب مرا به عقب کشاند و باعث شد در MIT تحصیل کنم و روی سیستم بینایی تمرکز کنم. من روی جنبه های مختلف علوم اعصاب کار کردم، از دوره های حساس انعطاف پذیری گرفته تا نقش فعالیت عصبی در رشد مغز، و در حال حاضر روی انعطاف پذیری مغز بزرگسالان و مکانیسم های زیربنایی آن تمرکز کرده ام.

کار شما نشان داد که انتخاب جهت گیری در قشر بینایی حتی بدون تجربه بصری ایجاد می شود. چگونه این یافته دیدگاه های موجود در مورد ماهیت تجربه حسی و رشد مغز را به چالش کشید؟

این ایده که تجربه حسی برای رشد مغز ضروری است را به چالش کشید. ما نشان دادیم که فعالیت عصبی ذاتی که مقدم بر تجربه است، نقش مهمی در رشد مغز دارد.

شما متوجه شدید که فعالیت خود به خود شبکیه برای رشد طبیعی بخش‌های بینایی مغز حیاتی است. آیا می توانید توضیح دهید که این فعالیت چگونه به توسعه کمک می کند و چرا اینقدر حیاتی است؟

برای سازماندهی ارتباطات در سیستم بصری بسیار مهم است. سیگنال‌های بیوشیمیایی که اتصالات را سازمان‌دهی می‌کنند، می‌توانند تقریباً به درستی آن‌ها را دریافت کنند، زیرا در یک منطقه پخش می‌شوند. فعالیت عصبی مختص سلول های فردی است. فعالیت به نورون هایی که ورودی مشابه دریافت می کنند کمک می کند تا با دقت تک سلولی متصل شوند و ویژگی سیم کشی مغز را افزایش دهند.

تحقیقات شما نشان داده است که مهار نقش اساسی در تنظیم دوره های بحرانی انعطاف پذیری در اوایل زندگی ایفا می کند. این یافته چگونه درک ما را از اختلالات رشد عصبی افزایش می دهد؟

تعادل بین تحریک و مهار در مغز یک جنبه حیاتی از رشد عصبی است. تحقیقات ما و سایرین نشان می‌دهد که اختلال در این تعادل می‌تواند عاملی در اختلالات مختلف عصبی باشد. در حالی که تمرکز ما بر بازداری بوده است، درک این نکته ضروری است که مکانیسم های تحریکی نیز نقش مهمی ایفا می کنند. اختلالاتی مانند اوتیسم و اسکیزوفرنی ممکن است با این عدم تعادل مرتبط باشند، اگرچه تحقیقات بیشتری برای درک قطعی مورد نیاز است.

کار شما با نشان دادن مکانیسم های مشترک در رشد ذاتی و وابسته به تجربه، بر بحث پرورش طبیعت تأثیر گذاشته است. این تعامل بین برنامه ریزی ژنتیکی و تجربه محیطی در رشد مغز را چگونه می بینید؟

هم عوامل ژنتیکی و هم عوامل محیطی از مکانیسم های همپوشانی در رشد مغز استفاده می کنند. مرز بین طبیعت (ژنتیک) و پرورش (تجارب محیطی) با این واقعیت مبهم است که فعالیت عصبی که هم تحت تأثیر ژن ها و هم از تجربیات است، بر بیان ژن تأثیر می گذارد و بیان ژن بر فعالیت عصبی تأثیر می گذارد. این تعامل، پیچیدگی رشد مغز را برجسته می کند، جایی که هم عوامل ذاتی و هم تجربیات نتیجه را شکل می دهند.

شما و همکارانتان بین شکل پذیری نوجوانان و انعطاف پذیری آهسته تر و از لحاظ کیفی متفاوت بزرگسالان تمایز قائل شده اید. آیا می توانید در مورد این تفاوت ها و پیامدهای آنها برای درک رشد و سازگاری مغز توضیح دهید؟

پلاستیسیته نوجوانان در مقایسه با پلاستیسیته بزرگسالان سریعتر و قوی تر است، که تمایل دارد کندتر و کمتر مشخص شود. در مغز بزرگسالان، ما نه از دست دادن انعطاف پذیری، بلکه تغییر در ماهیت آن را می بینیم. به عنوان مثال، در پاسخ به محرومیت حسی، مغز بزرگسالان واکنش خود را از دست نمی دهد، اما در عوض افزایش پاسخ به حواس غیرمحروم را نشان می دهد، که نشان دهنده یک مکانیسم هموستاتیک در بازی است. در حالی که مغز بزرگسالان ممکن است به تلاش بیشتری برای انطباق نیاز داشته باشد، هنوز هم تا حدی انعطاف پذیری را حفظ می کند.

دریافت جایزه رالف دبلیو جرارد در علوم اعصاب یک دستاورد قابل توجه است. این شناخت چه از نظر شخصی و چه از نظر مشارکت علمی برای شما چه معنایی دارد؟

از نظر حرفه ای، این یک افتخار است، اگرچه من معتقدم علم همیشه آینده نگر است، در حالی که جوایز بازتابی از دستاوردهای گذشته است. شخصا، دریافت شناخت از همتایان که تفاوت های ظریف کار فرد را درک می کنند، خوشحال کننده است. با این حال، من چنین شناختی را دستاورد جمعی آزمایشگاه و همکارانم می دانم، نه فقط یک دستاورد شخصی.

فکر می‌کنید کارتان چگونه بر حوزه وسیع‌تر علوم اعصاب تأثیر گذاشته است، و امیدوارید تأثیر ماندگار آن چه باشد؟

کار من به چندین تغییر کلیدی در علوم اعصاب کمک کرده است. به عنوان مثال، اهمیت فعالیت عصبی خود به خود در رشد مغز در ابتدا با شک و تردید مواجه شد اما اکنون به طور گسترده پذیرفته شده است. همچنین، تلاش‌های من در باز کردن حوزه‌های تحقیقاتی جدید، مانند سیستم بصری موش‌های دریایی و مطالعات موش‌های هوشیار، راه را برای دیگران برای کاوش بیشتر در این زمینه‌ها هموار کرده است.

با نگاهی به آینده، سؤالات یا چالش های بعدی بعدی را در مطالعه سیستم بینایی و انعطاف پذیری مغز چه می بینید؟

پیشرفت سریع در فناوری، فرصت های باورنکردنی را برای تحقیقات علوم اعصاب باز می کند. اکنون می‌توانیم پدیده‌ها و بیماری‌های عصبی پیچیده را با ابزارهای پیچیده‌ای که زمانی فقط نظری بودند، کشف کنیم. این پیشرفت به محققان اجازه می دهد تا بیشتر بر روی زیست شناسی و مکانیسم بیماری ها تمرکز کنند و به طور بالقوه منجر به پیشرفت هایی در درک و درمان بیماری های عصبی مختلف شود.

در نهایت، به عنوان یک چهره محترم در این زمینه، چه توصیه ای به دانشمندان جوانی که در زمینه تحقیقات علوم اعصاب به ویژه در زمینه های مرتبط با تخصص شما شروع می کنند، می کنید؟

توصیه اصلی من این است که موضوعات تحقیقاتی را دنبال کنید که واقعاً مهم و جالب هستند. حوزه علوم اعصاب گسترده است و هنوز تا حد زیادی ناشناخته است. دانشمندان مشتاق باید تنها با مهم ترین مشکلات مقابله کنند و باید تلاش کنند تا تأثیر معناداری در حوزه مطالعاتی انتخابی خود داشته باشند.

درباره مایکل استرایکر

پروفسور مایکل استرایکر یک عصب شناس مشهور است که به دلیل کار گسترده خود در زمینه سیستم های بینایی مغز شناخته شده است. او دکترای خود را گرفت. در فیزیولوژی عصبی از موسسه فناوری ماساچوست، جایی که او اولین نمایشگر نوری کامپیوتری را برای مطالعه پاسخ‌های نورون در سیستم بینایی توسعه داد. تحقیقات پیشگامانه او در MIT پاسخ های انتخابی ذاتی در قشر بینایی را تایید کرد.

در طول تحقیقات پسا دکتری خود در دانشکده پزشکی هاروارد، او با عصب شناسان برجسته از جمله تورستن ویزل و دیوید هوبل همکاری کرد. در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو، آزمایشگاه پروفسور استرایکر اکتشافات قابل توجهی در مورد نقش فعالیت عصبی خود به خود در توسعه سیستم بینایی انجام داد و فرت را به عنوان یک مدل کلیدی برای چنین مطالعاتی معرفی کرد.

کار نوآورانه او به استفاده از سیستم بینایی موش گسترش یافت و بینش های مهمی را در مورد انعطاف پذیری مغز و تعامل بین فعالیت عصبی و سیگنال دهی مولکولی آشکار کرد. پروفسور استرایکر که در زمینه خود پیشگام است، بیش از 150 مقاله را تالیف کرده است که به درک ما از قابلیت های پردازش بصری مغز کمک عمیقی کرده است.