روش های بررسی مغز | تعبیرستان
تعبیرستان
روش های بررسی مغزمغز و اعصابپزشکی تخصصیپزشکی و بهداشتدانستنیها

روش های بررسی مغز

قطع تجربی
یکی از مهم ترین روش های پژوهشی که برای بررسی کارکردهای مغز بکار می رود، شامل تخریب بخشی از مغز و بررسی رفتار متعاقب جانور است. این روش، قطع تجربی نامیده می شود. در اکثر موارد، قطع تجربی شامل برداشتن بافت مغزی نیست، بلکه پژوهشگر، یک بافت را در محل آن تخریب می کند. قطع تجربی، قدیمی ترین روش بکار گرفته شده در علم عصب شناسی است و امروزه نیز مهم ترین روش به حساب می آید.
بررسی اثرات رفتاری آسیب مغزی
ضایعه، زخم یا جراحت است و پژوهشگری که به تخریب بخشی از مغز می پردازد، معمولاً با عبارت ضایعه مغزی از آسیب وارد شده به مغز یاد می کند. آزمایش هایی که در آن ها بخشی از مغز آسیب می بیند و به دنبال آن، رفتار حیوان مورد مشاهده قرار می گیرد، مطالعه ضایعات نامیده می شوند. منطق مطالعه ضایعه این است که کارکرد یک ناحیه مغز می تواند از رفتارهایی استنتاج شود که حیوان دیگر قادر نیست پس از آسیب دیدن آن ناحیه، دیگر قادر به انجام آن ها نیست. مثلاً اگر پس از تخریب بخشی از مغز، حیوان دیگر نتواند کارهایی را که مستلزم بینایی است، انجام دهد، می توانیم نتیجه بگیریم که حیوان کور شده است و ناحیه آسیب دیده در بینایی نقش دارد.
باید در تفسیر اثرات ضایعه مغزی، بسیار محتاط باشیم. مثلاً چگونه می توانیم اطمینان حاصل کنیم که حیوان دچار ضایعه، کور است؟ آیا با اشیا برخورد می کند، یا اینکه از حرکت در یک ماز به سمت نوری که مکان غذا را نشان می دهد، خودداری می کند، یا اینکه دیگر مردمک چشم هایش در مقابل نور تنگ نمی شود؟ حیوان، ممکن است به علت نقص در هماهنگی حرکتی به اشیاء برخورد کند، یا اشتهایش را به غذا (و در نتیجه انگیزه اش را در طی کرد ماز) از دست داده باشد، یا اینکه خیلی خوب ببیند، اما بازتاب های بینایی اش را از دست داده باشد. پژوهشگران اغلب دچار اشتباه می شوند. سال ها پیش تصور کردند که موش آلبینو، کور است (این موش، کور نیست). تصورش را بکنید، چگونه می توانید آزمایش کنید که یک موش می تواند ببیند یا نه؟ بخاطر داشته باشید که موش ها حس گرها (سبیل هایی) دارند که می تواند برای شناسایی یک دیوار، پیش از برخورد کردن با آن یا شناسایی لبه میز، پیش از فرو افتادن از آن بکار رود. آن ها همچنین می توانند راه خود را در یک اتاق از طریق دنبال کردن ردّ بویایی پیدا کنند.
پس چه چیزی می توانیم از مطالعات ضایعه بیاموزیم؟ هدف ما کشف کارکردهایی است که بوسیله نواحی مختلف مغز انجام می گیرد و سپس فهم چگونگی ترکیب این کارکردها در جهت انجام رفتارهای خاص است. تفاوت بین کارکرد مغزی و رفتار، حایز اهمیت است. مدارهای درون مغز، کارکردها را انجام می دهند، نه رفتارها را. هیچ ناحیه ای از مغز یا هیچ یک از مدارهای عصبی، به تنهایی مسئول یک رفتار نیست. هر ناحیه کارکرد (یا مجموعه ای از کارکردها) را به انجام می رساند که در اجرای رفتار شرکت دارند. مثلاً عمل خواندن شامل کارکردهای لازم برای کنترل حرکات چشم، تمرکز عدسی های چشم، ادراک و تشخیص کلمات و حروف، درک معنی واژه ها و غیره می باشد. بعضی از این کارکردها در رفتارهای دیگری نیز شرکت می کنند، مثلاً کنترل حرکات چشم و تمرکز، برای هر نوع کاری که مستلزم نگاه کردن است، ضروری می باشد و آن دسته از سازوکارهای مغز که برای درک معانی کلمات بکار می روند، در درک کلام نیز شرکت دارند. وظیفه پژوهشگر، فهم کارکردهای ضروری برای انجام یک رفتار خاص و تعیین این مسئله است که چه مدارهایی از نورون ها در مغز، مسئول هر کدام از این کارکردها است.
ایجاد ضایعات مغزی
ما چگونه ضایعات مغزی را ایجاد می کنیم؟ تخریب بخش هایی از مغز که درست زیر جمجمه قرار گرفته اند، آسان است. حیوان را بیهوش می کنیم، پوست سر را بریده و باز می کنیم، بخشی از جمجمه را بر می داریم، سخت شامه را بریده و قشر مخ را در معرض دید قرار می دهیم. سپس می توانیم از یک وسیله مکشی برای بیرون کشیدن بافت مغز استفاده کنیم. برای تکمیل برداشت این بافت، یک پیپت شیشه ای را روی سطح مغز قرار داده و بوسیله تلمبه مکنده متصل به پیپت، بافت مغز را بر می داریم.
ما بیشتر می خواهیم آن نواحی مغز را که در عمق مغز قرار گرفته اند، تخریب کنیم. ضایعات نواحی زیر قشری مغز (آن نواحی که در زیر کرتکس قرار گرفته اند) معمولاً با عبور دادن جریان الکتریکی بوسیله سیمی از فولاد ضدزنگ انجام می شود که در همه نقاط به جز قسمت نوک بوسیله لایه ای عایق پوشیده شده است. این سیم را بصورت استریو تاکسیک طوری هدایت می کنیم که انتهای آن در محل مناسب قرار گیرد (جراحی استریوتاکسیک در بخش بعدی توصیف شده است). سپس دستگاه ضایعه ساز را که جریان فرکانس رادیویی (rf)- جریان متناوبی با فرکانس بسیار بالا- تولید می کند، روشن می کنیم. عبور جریان از بافت مغز گرمایی ایجاد می کند که سلول های واقع در ناحیه اطراف نوک الکترود را از بین می برد.
ضایعات ایجاد شده بدین وسیله، همه چیز را در اطراف نوک الکترود، از جمله اجسام سلولی عصبی و آکسون های نورون هایی که از آن ناحیه عبور می کنند، از بین می برد. یک روش گزینشی تر برای ایجاد ضایعات مغزی، استفاده از یک اسید آمینه تحریکی، از قبیل اسید کاینیک است که با تحریک نورون ها تا حد مرگشان، آن ها را از بین می برد. ضایعات ایجاد شده به این شیوه، ضایعات تحریکی-تخریبی نامیده می شوند. وقتی یک اسید آمینه تحریکی از طریق لوله به ناحیه ای از مغز تزریق شود، این ماده شیمیایی اجسام سلولی عصبی آن ناحیه را تخریب می کند، اما آکسون های متعلق به نورون های مختلفی را که از آنجا عبور می کنند، به حال خود رها می کند. این امکان انتخاب به پژوهشگر اجازه می دهد تعیین کند که آیا اثرات رفتاری تخریب ساختار خاصی از مغز در اثر از بین رفتن نورون های قرار گرفته در آن ناحیه ایجاد شده است یا در اثر تخریب آکسون هایی که از آنجا عبور می کنند.
توجه داشته باشید که هنگام ایجاد ضایعات زیر قشری بوسیله عبور جریان rf از طریق یک الکترود یا تزریق یک ماده شیمیایی از طریق لوله، همواره آسیبی اضافی به مغز وارد می کنیم. وقتی الکترود یا لوله را وارد مغز می کنیم تا به ناحیه مورد نظر خود برسیم، به ناچار، حتی پیش از روشن کردن دستگاه ضایعه ساز یا شروع تزریق، آسیب اندکی ایجاد می کنیم. بنابراین نمی توانیم صرفاً به مقایسه رفتار حیوانات دچار ضایعه مغزی با رفتار حیوانات جراحی نشده گروه کنترل اکتفا کنیم. آسیب جزئی به نواحی مغزی بالای ناحیه دچار ضایعه ممکن است علت برخی از نقیصه های رفتاری ای باشد که مشاهده می کنیم. آنچه روی گروه آزمایشی انجام می دهیم، روی گروه کنترل نیز پیاده می کنیم و روی آن ها ضایعات کاذب ایجاد می کنیم. برای این کار حیوان را بیهوش می کنیم، در دستگاه استریوتاکسیک (که در زیر توصیف شده است) قرار می دهیم، پوست سر را باز می کنیم، در جمجمه سوراخ هایی ایجاد می کنیم، الکترود یا لوله را وارد مغز می کنیم و آنرا تا عمق مورد نظر فرو می بریم. به دیگر سخن، همه کارهایی را که برای ضایعه انجام می دهیم، به جز روشن کردن ضایعه ساز یا شروع تزریق در اینجا نیز اجرا می کنیم. این گروه حیوانات نقش گروه کنترل را دارد. اگر رفتار حیوانات دچار ضایعات مغزی با رفتار حیوانات کنترل دارای ضایعه کاذب تفاوت داشته باشد، می توانیم نتیجه گیری کنیم که ضایعه، علت نقیصه های رفتاری است (همان گونه که می بینید، یک ضایعه کاذب همان نقش دارونما را در یک مطالعه داروشناسی بازی می کند).
اکثر اوقات، پژوهشگران ضایعات مغزی دائمی ایجاد می کنند، اما گاهی مفید است که فعالیت ناحیه ویژه ای از مغز را بطور موقت، متوقف کنیم. آسان ترین راه برای انجام این کار، تزریق بی حس کننده موضعی یا ماده ای بنام موسیمول به قسمت موردنظر مغز است. داروی بی حس کننده ، از ورود پتانسیل های عمل آکسون ها به ناحیه موردنظر و خروج آن ها از این ناحیه جلوگیری می کند، در نتیجه به طور مؤثر، یک ضایعه موقتی ایجاد می کند (که معمولاً ضایعه قابل بازگشت مغزی نامیده می شود). موسیمول دارویی است که گیرنده های گابا را تحریک می کند و یک ناحیه از مغز را با بازداری نورون های قرار گرفته در آن ناحیه، غیرفعال می کند (بخاطر داشته باشید که گابا مهم ترین انتقال دهنده عصبی بازدارنده در مغز است).
جراحی استریوتاکسیک
حال، ما چگونه نوک الکترود یا لوله را به یک موقعیت دقیق در اعماق مغز حیوان می رسانیم؟ پاسخ، جراحی استریوتاکسیک است. استریوتاکسیک در لغت به معنی «محکم قرار گرفتن» است. بصورت تخصصی تر، این لغت به توانایی مکان یابی اشیا در فضا اشاره دارد. یک دستگاه استریوتاکسیک دارای یک نگهدارنده است که سر حیوان را در یک موقعیت استاندارد ثابت می کند و نیز یک بازوی متحرک دارد که الکترود یا لوله را به اندازه مسافت های معین در هر سه بعد فضایی حرکت می دهد. با این حال، برای انجام جراحی استریوتاکسیک باید اطلس استریوتاکسیک را مطالعه نمود.
اطلس استریوتاکسیک
مغز هیچ دو حیوان متعلق به یک گونه خاص، کاملاً یکسان نیستند، اما بین افراد آنقدر شباهت هست که بتوان موقعیت ساختارهای ویژه مغز را نسبت به اجزای خارجی سر تعیین کرد. بعنوان نمونه هسته زیر قشری یک موش ممکن است از نقطه ای که بوسیله اتصال چند استخوان جمجمه شکل گرفته است، در جهت بطنی، قدّامی و جانبی، چند میلی متر فاصله داشته باشد. جمجمه از چندین استخوان تشکیل شده است که بهم متصل شده و اتصال ها (درزها) را شکل می دهند. سر نوزادان تازه متولد شده دارای یک محل نرم در محل اتصال استخوان های تاجی و سهمی بنام ملاج می باشد. پس از آنکه این شکاف بسته شد، محل اتصال این استخوان ها، برگما نامیده می شود که از واژه ای یونانی به معنی «جلوی سر» گرفته شده است. می توانیم برگما را روی جمجمه موش نیز پیدا کنیم و این نقطه، نقش یک نقطه مرجع مناسب را دارد.
یک اطلس استریوتاکسیک شامل عکس ها یا طراحی هایی است که با برش های پیشانی متعلق به فواصل مختلفی از جلو و عقب برگما مطابقت دارند. هر صفحه اطلس استریوتاکسیک، طبق فاصله آن از برگما برچسب گذاری شده است. شبکه ترسیم شده در هر صفحه فواصل ساختارهای مغزی را در جهت بطنی از بالای جمجمه، و در جهت جانبی نسبت به خط میانی نشان می دهد. برای قراردادن نوک سیم در فورنیکس باید در بالای ساختار موردنظر سوراخی ایجاد کرده و الکترود را از درون سوراخ پایین بیاوریم تا اینکه نوک آن نسبت به ارتفاع جمجمه در برگما، در عمق مناسب قرار گیرد. سپس، با یافتن ساختار عصبی موردنظر در یکی از صفحات اطلس استریوتاکسیک (که در حیوان قابل مشاهده نیست)، می توانیم موقعیت ساختار را نسبت به برگما (که می توانیم ببنیم) تعیین کنیم. توجه داشته باشید که به دلیل تفاوت هایی در نژادها و سنین حیوانات، اطلس فقط یک موقعیت تقریبی را ارائه می کند. ما همیشه باید مجموعه جدیدی از مختصات را بکار گیریم، مغز حیوان را شکافته و رنگ آمیزی کنیم، موقعیت دقیق ضایعه را مشاهده کنیم، اعداد را تصحیح کنیم و دوباره امتحان کنیم (برش و رنگ آمیزی مغز نیز بعداً توصیف خواهند شد).
دستگاه استریوتاکسیک
یک دستگاه استریوتاکسیک روی اصول ساده ای کار می کند. این وسیله دارای یک نگهدارنده سر است که جمجمه حیوان را در جهت مناسبی نگه می دارد، یک نگهدارنده الکترود و یک مکانسیم مدرج دارد که نگهدارنده الکترود را در فواصل اندازه گیری شده ای در جهت سه محور عقب-جلو، پشتی-شکمی و جانبی- میانی حرکت می دهد. پس از آنکه مختصات را از اطلس استریوتاکسیک به دست آوردیم، حیوان را بیهوش می کنیم، آنرا در دستگاه قرار می دهیم و پوست سرش را برمی داریم. برگما را پیدا می کنیم، شماره های مناسب را در دستگاه استریوتاکسیک تنظیم می کنیم، روی جمجمه حفره ای ایجاد می کنیم و وسیله را به اندازه مناسب در مغز فرو می بریم. حال، نوک لوله یا الکترود همان جایی که ما می خواهیم قرار دارد و آماده ایم تا ضایعه را ایجاد کنیم.
البته جراحی استریوتاکسیک ممکن است در جهت اهدافی غیر از ایجاد ضایعه بکار رود. سیم هایی که در مغز قرار می گیرند، ممکن است برای تحریک نورون ها و نیز تخریب آن ها بکار روند و می توان داروهایی تزریق کرد که نورون ها را تحریک کنند، یا اینکه گیرنده های خاصی را مسدود کنند. می توانیم لوله ها یا سیم ها را بطور دائمی به مغز متصل کنیم. در همه این موارد پس از انجام عمل جراحی، زخم بخیه زده می شود و حیوان از دستگاه استریوتاکسیک بیرون برده شده و از بیهوشی خارج می شود.
ضمناً دستگاه های استریوتاکسیک مخصوص انسان ها نیز ساخته شده است. گاهی یک جراح اعصاب، مثلاً برای کاهش علائم بیماری پارکینسون، ضایعات زیر قشری ایجاد می کند. جراح، معمولاً از چند نشانه استفاده کرده و موقعیت سیم (یا وسیله دیگر) وارد شده به مغز را با استفاده از اسکن های mri، پیش از ایجاد ضایعه تثبیت می کند.



سحر میرشاهی
بانک مقالات فارسی

تاریخ ارسال: 1390/01/11


نظر شما چیست؟

کد امنیتی شکل بالا در کادر زیر درج شود

برای مشاهده و استفاده از فرم می بایست جاوااسکریپت بر روی مرورگر شما فعال باشد.

×
بستن