مدلسازی برای فعالیت‌های مغز

 اما برای درک چگونگی پردازش اطلاعات در مغز، محققان ابتدا باید درک اساسی و پایه‌ای نسبت به نرون‌ها (عصب‌ها) داشته باشند و حتی در سطوح جزئی‌تر چگونگی عملکرد پروتئین‌ها در داخل عصب به منظور تغییر ولتاژ در عصب را بدانند.

به این منظور تیمی ‌از محققان علوم مهندسی و زیست‌شناسان عصبی از دانشگاه وین‌برگ و مدرسه مک‌کورمیک شروع به کار در این زمینه کردند. این دو گروه بیش از 10 سال با یکدیگر کار کردند. عصب‌شناسان آزمایش‌هایی را طراحی کردند که به کمک مدل‌های رایانه‌ای طراحی شده توسط مهندسان، نتایج حاصل از این آزمایش‌ها بررسی می‌شد.

عصب‌شناسان به مطالعه‌ کانال‌های یون عصب‌ها پرداختند. این کانال‌ها هنگام فعال شدن تغییر شکل داده و به این ترتیب به سدیم اجازه می‌دادند به عصب وارد شود. این عمل باعث تغییر ولتاژ عصب شده و در نتیجه عصب برانگیخته می‌شود و برخی فعالیت‌های عصبی زنجیره‌ای شکل می‌گیرد.

قسمت مشکل کار در مدلسازی چنین فعالیت‌هایی زمانبندی اتفاقاتی است که در چند هزارم ثانیه تا چند ثانیه رخ می‌دهد. محققان برای درک بهتر این موضوع به جای ساختن یک مدل،100‌مدل مختلف با پارامترهای متفاوت ساختند.

سپس این مدل‌های رایانه‌ای را اجرا کرده و نتایج حاصل از آن را با نتایج آزمایشگاهی مقایسه کردند تا ببینند چقدر با یکدیگر مطابقت دارد.

سپس مهم‌ترین نتایج به دست آمده را جهت ترکیب و ساخت مدل‌های اضافی بیشتری به کار بردند.

در نهایت پس از به‌کارگیری تکنیک‌های متفاوت، رایانه یک مدل کاملا ساده برای چگونگی عملکرد کانال سدیم پیدا کرد که رفتار کاملا دقیق در مدت زمان بسیار کم را برای محققان ترسیم کرد.

مدلسازی این فرآیندهای کوچک بسیار مهم است، زیرا به دانشمندان کمک می‌کند جزئیات مهمی ‌درخصوص چگونگی عملکرد مغز بفهمند.

استفاده از مدل‌های رایانه‌ای باعث می‌شود با مطالعه‌ یکی از بخش‌های کتاب زیست‌شناسی (تکامل) و به کار بردن آن در بخش دیگری از کتاب زیست‌شناسی (زیست‌شناسی عصبی) به نتایج جالبی دست یابیم.

محققان معتقدند اگر می‌خواهیم بدانیم چگونه این مدارهای عصبی اطلاعات حافظه را پردازش می‌کنند، باید بدانیم عصب‌ها در حالت‌ها و وضعیت‌های مختلف چگونه رفتار می‌کنند. در این میان چنانچه به جزئیات توجه نشود، ممکن است بعضی نکات مهم را از دست بدهیم.

مترجم: آتنا حسن‌آبادی
منبع : physorg