در هفتمین جشنواره پژوهش و فناوری کشور (دی ماه ۸۵) دکتر حسین استکی رئیس پژوهشکده علوم شناختی به خاطر چاپ مقاله یی در نیچر با عنوان Microstimulation of inferotemporal cortex influences face categorization به عنوان پژوهشگر برتر در بخش ویژه جشنواره برگزیده شد. در اینجا شرحی درباره موضوع پژوهش ایشان و همکارانش به قلم دکتر استکی می آید.

علوم اعصاب شناختی در زمره علوم زیستی است که از درهم آمیختن شاخه های علمی مختلف به وجود آمده است. در این حوزه از دانش، ارتباط فعالیت سلول های مغز با قابلیت های شناختی مانند ادراکات حسی، توجه، تصمیم گیری، حافظه و یادگیری مورد مطالعه قرار می گیرند.

تحول دانش ما درباره مغز و قابلیت های شناختی آن طی سه دهه گذشته بر بسیاری از حوزه های علمی دیگر تاثیر گذاشته و منجر به ظهور علوم میان رشته یی و فناوری های جدید شده است. رشد سریع علم فیزیک در اوایل قرن بیستم زمینه ساز شکوفایی دانش هسته یی، تولید نیمه هادی ها، فناوری دیجیتال، ظهور عصر اطلاعات و در نتیجه تغییر ساختار ژئوپولتیکی، اقتصادی و نظامی جهان شد. ولی رشد انفجارگونه علوم اعصاب و دانش ما از مغز و قابلیت های پیچیده آن در حال حاضر به مراتب سریع تر از رشد علم فیزیک در قرن گذشته است. گستره و عمق تاثیر این تحول علمی مهم در ابعاد مختلف زندگی بشر در دهه های آینده آشکار خواهد شد.

شکل گیری علوم اعصاب محاسباتی یا مدل سازی عصبی از جمله مهم ترین تحولات علمی در اواخر قرن گذشته است. تبیین فرآیندهای عصبی که زیرساخت شناخت و سایر قابلیت های پیچیده مغز هستند و مدل سازی این فرآیندها به زبان ریاضی، امکان فهم بهتر از پدیده های شناختی و همچنین به کارگیری قابلیت های محاسباتی مغز در شئون مختلف زندگی را فراهم می آورد. پیدایش علوم نوینی مانند مهندسی اعصاب و دستیابی به امکان ارتباط مغز و ماشین از جمله دستاوردهای وحدت بین این شاخه های علمی است. از نمونه های مهم پیشرفت در این حوزه می توان به پیوند زدن مدارهای الکترونیکی به مغز آسیب دیده و بازسازی عملکرد بخش های تخریب شده توسط این مدارها اشاره کرد.

علوم بینایی از شاخه های مهم علوم اعصاب شناختی است که به مطالعه نحوه درک بینایی و ساختار عصبی مرتبط با آن می پردازد. با توجه به رشد سریع این حوزه از دانش و نیاز کشور به همگامی با تحولات علمی مهم جهان، در سال ۱۳۷۹ واحد پژوهشی مغز و علوم شناختی با حمایت پژوهشگاه دانش های بنیادی و همکاری دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی توسط اینجانب تاسیس شد. در این مجموعه، با استفاده از تکنیک های نوینی مانند اندازه گیری پتانسیل های برانگیخته مغزی در انسان و ثبت الکتروفیزیولوژیک از سلول های عصبی مرتبط با حس بینایی، همراه با انجام آزمایش های سایکوفیزیکی در میمون های آزمایشگاهی، مکانیسم های ادراک بینایی مورد مطالعه و پژوهش قرار می گیرد.

کشف سلول هایی از مغز که به طور اختصاصی با دیدن تصاویر چهره فعال می شوند یکی از مشاهدات مهم علمی در سال های اخیر بوده است. این فعالیت عصبی با ادراک حسی فرد همزمان است ولی وجود رابطه علی بین فعالیت این سلول های مغز و ادراک تاکنون به اثبات نرسیده است.

یکی از فرضیات مهم علوم اعصاب شناختی این است که «ادراک» و «شناخت» در نتیجه فعالیت الکتر یکی سلول های عصبی در مغز به وجود می آید. طی پنجاه سال اخیر با پیشرفت فناوری و فراهم آمدن امکان ثبت پتانسیل های الکتریکی مغز، یافته های زیادی در مورد نحوه کد شدن اطلاعات در مغز به دست آمده است. ولی تمامی این شواهد تنها نشان دهنده نوع تاثیر تحریکات حسی بر فرآیندهای الکتریکی سلول های عصبی است و اینکه ارتباط علی بین فعالیت بخش های خاص مغز و قابلیت های شناختی وجود داشته باشد، به اثبات نرسیده است.

یکی از راه های بررسی ارتباط بین «فعالیت های مغز» و«شناخت» تحریک مدارهای نورونی حسی مغز از طریق تزریق جریان الکتریکی در نواحی خاص مغز و مطالعه «ادراک» به وجود آمده و رفتار شناختی ناشی از آن است. برای مثال، در صورتی که بدون وجود محرک بینایی و تنها با تحریک الکتریکی مصنوعی بخشی از مغز، ادراک بینایی حاصل شود و تصویری از یک شیء خاص «دیده» شود، نوع ارتباط «فعالیت مدارهای نورونی» و «شناخت بینایی» تحلیل و مشخص خواهد شد.

شواهد علمی و تجربی موجود در این زمینه بسیار محدود است. در پژوهشی که توسط اینجانب و دکتر سیدرضا افراز و دکتر روزبه کیانی انجام شد و نتایج آن در شماره آگوست ۲۰۰۶ مجله نیچر منتشر شد، نشان داده شده است که ادراکات بینایی پیچیده مانند شناخت چهره، وابسته به فعالیت تعداد محدودی از سلول های عصبی قشر مغز است. ما در این پژوهش نشان دادیم که می توان با تاثیرگذاری بر فعالیت الکتریکی مغز، درک بینایی و تصمیم گیری وابسته به آن را کنترل کرد. این یافته های علمی، علاوه بر افزایش دانش ما در مورد مکانیسم های شناخت در سیستم های زیستی، گامی به جلو در توضیح ارتباط مغز و ذهن محسوب می شوند و لذا بر نظریات موجود روانشناسی شناختی و فلسفه ذهن تاثیر خواهند گذاشت. از سوی دیگر براساس این یافته ها در نهایت امکان بازسازی قابلیت های مغز در افراد دچار ضایعات مغزی و کاربرد مکانیسم ها و قابلیت های شناختی انسان در ماشین ها و روبات ها فراهم خواهد شد.

مشکلات و پیچیدگی های تحقیقات آزمایشگاهی درباره ارتباط بین مغز و پدیده های ذهنی و میان رشته یی بودن این حوزه از دانش و عدم وجود گروه های آموزشی و تحقیقاتی مرتبط با علوم اعصاب شناختی و محاسباتی در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی کشور، حمایت خاص از دستاوردهای پژوهشگاه در زمینه های ذکر شده را ضروری می کند.