تسمح الابتكارات في مجال التصوير للعلماء بالتحقق مما يحدث في الدماغ من خلال سلسلة من عمليات التفكير والمزيد. ستسمح هذه الطريقة لعلماء الأعصاب بإنشاء خرائط معمارية لوظائف الدماغ، مثل الرؤية والحركة والتعلم على مستوى الدقة في خلية واحدة.
مايكل سبير، مجلة ساينتفيك أمريكان
يستكشف علماء الأعصاب المناطق التي لم يتم تحديدها بعد في العالم المجهري للخلايا العصبية (الخلايا العصبية). إنهم يراقبون خلايا الدماغ وهي تعمل، ويكتشفون الأدلة المجهرية لمرض الزهايمر في الدماغ الحي، بل ويجرون القليل من قراءة الأفكار. أُطلق على فترة التسعينيات اسم "عقد الدماغ"، لكن العلماء في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين يقومون بفحص الدماغ الحي بدقة أكثر روعة.
لدراسة وظيفة الخلايا العصبية على نطاق مجهري، يستخدم الباحثون عادةً أقطابًا زجاجية رقيقة، لكن هذه الطريقة لا يمكنها تحديد الموقع الدقيق للخلايا في حيوان حي. ولا يستطيع الباحث تحديد موقع الخلية بدقة إلا عن طريق حقن علامة كيميائية يمكن رؤيتها تحت المجهر، وذلك فقط بعد قتل الحيوان.
تسمح تقنية جديدة - تسمى التصوير الوظيفي لخلية عصبية واحدة - للعلماء بمراقبة خلايا الدماغ أثناء عملها وهي لا تزال داخل الدماغ. منذ عام مضى، استخدم كلاي ريد وزملاؤه من كلية الطب بجامعة هارفارد الليزر والمجهر لإنتاج صور بفاصل زمني سجلت نشاط مئات الخلايا العصبية في وقت واحد في القشرة البصرية للقطط المختبرية وفئران المختبر. ستسمح هذه الطريقة، التي تم وصفها في مجلة Nature في فبراير 2005، لعلماء الأعصاب بإنشاء خرائط معمارية لوظائف الدماغ، مثل الرؤية والحركة والتعلم على مستوى الدقة في خلية واحدة.
لا يقوم علماء الأعصاب ببناء خرائط أفضل للدماغ فحسب، بل إنهم يتجهون أيضًا نحو قراءة الأفكار. أظهر يوكلياسو كاميتاني من مختبرات علم الأعصاب الحسابي ATR في اليابان وفرانك تونغ من جامعة فاندربيلت أن هناك ارتباطًا وثيقًا بين حالات الدماغ، كما تم قياسها بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، والحالات العقلية الذاتية.
وفي مقال نشر في مجلة Nature Neuroscience، وصف العلماء كيف تمكنوا من التنبؤ بأي من الأنماط الرسومية الثمانية التي كان ينظر إليها الموضوع. لقد فعلوا ذلك عن طريق فك رموز نشاط مجموعة صغيرة من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية المسؤولة عن الرؤية. ويعتقد العلماء أنه من الممكن توسيع طريقة قراءة العقل هذه واستخدامها لدراسة الأساس العصبي للإدراك والذاكرة وأنواع أخرى من "محتوى الفكر". من الجيد أن نلاحظ أن الدماغ يقوم بعمله عندما يكون كل شيء على ما يرام، ولكن عندما يتفشى مرض ما، يريد العلماء أن ينظروا إلى داخله للعثور على السبب المحتمل للمشكلة. قام عالم الأعصاب برادلي هايمان من مستشفى ماساتشوستس العام وزملاؤه بتطوير أدوات يمكنها تتبع التغيرات العصبية المجهرية في فأر حي يستخدم كنموذج لمرض الزهايمر. وباستخدام مجهر متعدد الفوتونات وجهاز تتبع فلورسنت، تمكن العلماء من التمييز بدقة مجهرية لويحات الأميلويد - السمة المميزة للمرض. ويختبر العلماء الآن طريقة مماثلة تستخدم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) لتشخيص ودراسة تطور المرض لدى البشر.
تسمح هذه التقنيات الجديدة للعلماء بإلقاء نظرة خاطفة على ما يحدث في الدماغ، لكن التطور الأحدث سيساعدهم على فهم ما يرونه. في عدد 22 أبريل من مجلة Physical Review Letters، وصف ناثان إن أوربان من جامعة كارنيجي ميلون وزملاؤه طريقة تسمح لهم بالتنبؤ بكيفية مزامنة مجموعات من الخلايا العصبية لنشاطها. النشاط المتزامن هو الأساس لتشفير المعلومات وتخزينها في الدماغ، لذا فإن أبحاثهم لها آثار واسعة في توضيح الطريقة التي يقوم بها الدماغ بالشيء المذهل الذي يسمى التفكير.
