نفوذ به مغز پرندگان

در حقیقت دانشمندان طی دهه‌های گذشته به این باور رسیده‌اند که مغز پرندگان در مقایسه با مغز بسیاری از حیوانات دیگر پیشرفته‌تر بوده و همین ویژگی خاص، آنها را برای مدت طولانی در تیررس تحقیقاتی دانشمندان قرار داده است، اما در سال‌‌های گذشته، علم آنقدر پیشرفت نکرده بود که بتوان تمام توانایی‌های مغز پرندگان را مورد بررسی و شناخت قرار داد، اما اکنون تحولاتی تازه در این عرصه روی داده است. طوری که با کاشت تراشه‌های کوچک و بسیار حساسی در مغز کبوتر، فعالیت‌های مغزی پرنده را به صورت لحظه به لحظه در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد تا آنها بتوانند راز پیدا کردن مسیر خانه در آنها را کشف کنند.

آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده‌اید که در مغز پرنده‌ای که در حال پرواز در آسمان است، چه می‌گذرد؟ دانشمندان اکنون یک گام دیگر به پاسخ این پرسش نزدیک شده‌اند. آنها در قالب پروژه جدید خود ‌ که جزئیات آن در شماره اخیر نشریه زیست‌شناسی سلولی منتشر شده است  از وسیله کوچکی برای ثبت فعالیت مغزی کبوترهای دست‌آموز استفاده کردند. دانشمندان این وسیله کوچک را در تلفیق با سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) به کار گرفتند تا بتوانند نوع واکنش مغزی کبوترها نسبت به نقاط مختلف جغرافیایی را در حین مسافرت طولانی‌مدت هوایی‌شان مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. این برای نخستین بار است چنین فناوری برای پرندگانی نظیر کبوترها که آزادانه در هوا به پرواز درمی‌آیند، ارائه شده است.

به گفته آنها، این فناوری نوین، نگرش جدیدی به این نکته باز کرده است که حیوانات چگونه به محرکی نظیر محیط خارج از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، واکنش نشان می‌دهند. کبوترهای خانگی پس از آموزش‌های مختلف یاد می‌گیرند حتی پس از رها شدن از نقاط ناشناس از صدها کیلومتر دورتر، بدون هیچ مشکلی به لانه خود بازگردند؛ اما این‌که این حیوانات چگونه در این کار موفق هستند، برای دهه‌های طولانی است که دانشمندان را گیج و مبهوت کرده است. البته در گذشته نیز مطالعات مشابهی انجام شده که طی آن، محققان صرفا مسیر حرکت پرواز پرندگان را زیر نظر می‌گرفته‌اند؛ اما مطالعه اخیر آنها که به واسطه استفاده از سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) و ریزدستگاه کاشته شده در مغز آنها از اعتبار قابل توجهی برخوردار شده، تصویر روشن و دقیق‌تری از این تحقیقات پیش‌روی دانشمندان قرار داده است.

هنگامی که کبوتران از آشیانه خود خیلی دورند، به نظر می‌رسد از ترکیبی از سرنخ‌ها برای تشخیص مکان دقیق آشیانه استفاده می‌کنند که از آن جمله می‌توان به مکان خورشید، میدان مغناطیسی زمین و بوییدن هوا اشاره کرد؛ اما زمانی که به آشیانه نزدیک‌تر می‌شوند، به نظر می‌رسد اعتماد و توجه بیشتری به مشخصه‌های فیزیکی اطراف نظیر تابلوها و جاده‌ها دارند و به این ترتیب با کمترین ضریب خطای ممکن، راه خود را پیدا می‌کنند.

در مطالعه جدید، 26 کبوتر مورد بررسی قرار گرفتند و دانشمندان در مرحله ابتدایی آنها را به طور موقت بیهوش کرده، الکترودهایی را در سطح مغزشان جاسازی کردند. این جاسازی با مهارتی خاص و از طریق حفره‌هایی در جمجمه این پرندگان انجام شد. در سر هر یک از این پرندگان، دستگاه بسیار کوچکی به نام برق‌نگار نیز جاسازی شد که در ارتباط مستقیم با الکترودها بودند. در عین حال در پشت پرندگان و البته به طوری که مشکلی برای پرواز آنها پیش نیاید، بسته کوچکی نیز قرار داده شد که در آن مانیتورGPS کوچکی وظیفه ثبت موقعیت پرنده را در بازه‌های زمانی گوناگون دارد. آلکس ویسوتسکی از دانشمندان متخصص در زمینه عصب‌شناسی و رفتارشناسی در دانشگاه زوریخ  که این پروژه را هدایت کرده  معتقد است یافته جدید، کمک زیادی به بهبود دانش مختصر فعلی درباره پرندگان و ساختارهای مغزی آنها می‌کند.

او می‌گوید: تیم تحقیقاتی ما تصمیم گرفت پرندگان را از دریا یعنی از فاصله حدود 30 کیلومتری از آشیانه‌شان رها سازد. از این رو پرندگان مجبور بودند برای رساندن خود به آشیانه از نقاطی عبور کنند که تا پیش از این، هیچ آشنایی نسبت به آن نداشتند.

ریزدستگاه برق‌نگار، فعالیت الکتریکی نرون‌ها در مغز پرنده را اندازه‌گیری می‌کند که در نتیجه الگوهای متفاوت مغزی براساس وضعیت هوشیاری پرنده را بر جای می‌گذارد. هنگامی که دانشمندان داده‌های به دست آمده از برق‌نگار را در طیف گسترده‌ای از پروازها مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند، به این سطح از توانایی دست یافتند تا حداقل 3 باند از فرکانس‌های امواج مغزی تک‌تک کبوترهای مورد بررسی را تشخیص دهند.

به عقیده دانشمندان، این باندهای فرکانسی تاثیر و نقش بسیار مهمی در رفتار پروازی پرنده دارند. در ادامه، دانشمندان موفق شده‌اند درباره این باندهای فرکانسی و تغییر آنها در موقعیت‌های مختلف در طول سفر، به طرح و نقشه جامعی دست یابند.

دانشمندان در ادامه این پروژه، به نتایج جالب دیگری نیز دست یافتند. به نظر می‌رسد امواج مغزی با فرکانس پایین در زمانی که چیزی توجه پرنده را جلب می‌کند، قوی‌تر می‌شود مثلا زمانی که پرندگان بر فراز نواحی شناخته شده یا مورد علاقه‌شان پرواز می‌کنند. در نقطه مقابل این فرکانس‌ها، زمانی که پرنده، سفر خود را روی نواحی آبی آغاز می‌کند، ضعیف‌تر می‌شود؛ اما به محض این‌که پرواز خود را بر فراز مناطق خشکی جهان ادامه می‌دهد، این فرکانس‌ها بشدت قدرتمند می‌شوند.

دانشمندان در این بررسی حتی موفق شدند فعالیت مغزی پرنده هنگام پرواز در نواحی شناخته شده را به یکدیگر ربط دهند. به عنوان مثال وجود معدن روباز آشنایی در سمت چپ کبوتر در حال پرواز که جلب توجه پرنده را به همراه دارد، موجب ایجاد تغییر مسیر اندکی در فرآیند پرواز این پرنده می‌شود. در همین حال، دانشمندانی که فعالیت مغزی پرنده را زیر نظر دارند، شاهد ایجاد جهشی خاص در نیم‌کره مغزی راست کبوتر هستند و البته این حقیقتی پذیرفته شده است. پرندگان اطلاعات بصری را که از چشم خود دریافت می‌کنند، در نیم‌کره مخالف مغز خود مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهند. در پژوهش دیگر، اوج کبوترها هنگام پرواز به سوی آشیانه به 2 نقطه ناآشنا روی زمین جلب شد که این مساله موجب حیرت دانشمندان شده بود تا این‌که پس از بررسی این دو نقطه از نزدیک متوجه شدند این نقاط جایی بودند که دسته‌هایی از کبوترها آشیانه‌هایی برای خود ساخته بودند.

این پروژه و پروژه‌هایی از این دست هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارند و دانشمندان نیز با توجه به پیشرفت‌های صورت گرفته در سایر عرصه‌های فناورانه تلاش می‌کنند نفوذ دقیق‌تری بر ساختارهای مغزی پرندگان داشته باشند تا به این وسیله رازهای بی‌شمار مربوط به مهاجر و مکان‌یابی دقیق و حیرت‌آور آنها فاش شود؛ تلاشی که می‌تواند دانشمندان را در طراحی و ساخت نسل آتی و فوق‌مدرن سیستم‌های حمل و نقل هوایی و شناسایی‌کننده یاری رساند.

مهدی پیرگزی