انسان‌ ها می‌توانند تنها در ۱۰ هفته مکان‌یابی با پژواک را بیاموزند؛ کشف بازسیم‌کشی و تغییر ساختار مغز با مکان‌یابی صوتی

مکان‌یابی با پژواک یا اکولوکیشن (Echolocation) روشی شگفت‌انگیز است که حیواناتی مانند خفاش‌ها و وال‌ها برای مسیریابی در محیط اطراف خود از آن استفاده می‌کنند. این موجودات با انتشار امواج صوتی و رمزگشایی پژواک‌های بازگشتی، قادرند اجسام و موانع پیرامون خود را به‌دقت تشخیص دهند. جالب است بدانید انسان‌ها نیز از توانایی یادگیری مکان‌یابی صوتی برخوردارند و فرایند آموزش آن بسیار سریع‌تر از تصور ماست.

به گزارش مستر دانستنی به نقل از ScienceAlert، در مطالعه‌ای که در مجله علمی PLOS One توسط پژوهشگران دانشگاه دورام بریتانیا منتشر شد، مشخص گردید تنها پس از ۱۰ هفته آموزش، هم افراد نابینا و هم افراد بینا می‌توانند با استفاده از کلیک‌های صوتی (تق‌تق با زبان)، مهارت مکان‌یابی با پژواک را یاد بگیرند.

اگرچه این تکنیک در حال حاضر توسط برخی از افراد دارای اختلالات بینایی استفاده می‌شود — که گاهی اوقات به جای کلیک‌های دهانی از ضربات عصا بهره می‌برند — اما یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که بخش عمده‌ای از انسان‌ها قادر به یادگیری این تکنیک‌های مسیریابی صوتی هستند.

تغییرات ساختاری و پلاستیسیته مغز در اثر آموزش اکولوکیشن

برخی از همان محققانی که کشف اولیه را انجام داده بودند، در یک مطالعه مکمل که در مجله Cerebral Cortex به چاپ رسید، به بررسی این موضوع پرداختند که چگونه ۱۰ هفته آموزش روی ۲۶ شرکت‌کننده، توانسته ساختار فیزیکی مغز آن‌ها را تغییر دهد.

به طور خاص، تیم تحقیقاتی اسکن‌های مغزی مربوط به قشر بینایی اولیه (V1) که مسئول پردازش اطلاعات بصری است، و قشر شنوایی اولیه (A1) که مسئول پردازش صداهاست را مورد تحلیل و ارزیابی قرار دادند.

اسکن‌های مغزی به شکلی خیره‌کننده نشان دادند که قشر بینایی اولیه (V1) در هر دو گروه افراد نابینا و بینا در طول دوره آموزش مکان‌یابی با پژواک، نسبت به پژواک‌های صوتی حساسیت پیدا کرده است.

پژوهشگران در مقاله علمی خود نوشته‌اند: «ما در اینجا برای نخستین بار تغییرات ساختاری و عملکردی مغز را در نواحی حسی اولیه V1 و A1 در افراد نابینا و بینایی که در سنین بزرگسالی مکان‌یابی مبتنی بر کلیک صوتی را آموخته‌اند، به تصویر می‌کشیم. این نتایج دستاوردی کلیدی در مقایسه با مطالعات قبلی است که پلاستیسیته مغزی در بزرگسالان را عمدتاً به نواحی حسی سطح بالاتر محدود می‌دانستند.»

عدم وابستگی انطباق‌پذیری مغز به محرومیت‌های حسی طولانی‌مدت

محققان قصد داشتند ببینند آموزش اکولوکیشن چگونه باعث تغییر مغز می‌شود؛ نتایج نشان داد که تغییرات در میان شرکت‌کنندگان نابینا و بینا بسیار شبیه به یکدیگر بوده است. این یافته‌ها نشان می‌دهد بینا یا نابینا بودن فرد، تأثیری بر قدرت انطباق‌پذیری مغز در این سناریو ندارد؛ به این معنی که پلاستیسیته عصبی برای تقویت حساسیت مغز در یک ناحیه، الزماً نیازی به دوره‌های طولانی‌مدت محرومیت حسی در ناحیه دیگر ندارد.

این موضوع مدرک دیگری است بر اینکه بسیاری از ما اگر اراده کنیم می‌توانیم مکان‌یابی صوتی را یاد بگیریم، چرا که مغز همه انسان‌ها از انطباق‌پذیری عصبی کافی برخوردار است (اگرچه شایان ذکر است برخی تغییرات ساختاری خاص میان افراد نابینا و بینا تفاوت‌هایی داشته است).

پژوهشگران در ادامه آورده‌اند: «این پژوهش اثباتی قوی ارائه می‌دهد مبنی بر اینکه توانایی یک ناحیه حسی اولیه (V1) برای نشان دادن حساسیت به ورودی‌های حسی متفاوت (در اینجا: پژواک‌های صوتی)، می‌تواند به عنوان یک ویژگی طبیعی و استاندارد در مغز انسان بزرگسال در نظر گرفته شود.»

تکامل ۳۰ میلیون ساله اکولوکیشن در دلفین‌ها و وال‌ها

برای درک بهتر نحوه تغییر ساختار و بازسیم‌کشی مغز توسط مکان‌یابی صوتی، محققانی از ایالات متحده و بریتانیا مطالعه دیگری را در مجله PLOS One منتشر کردند که چگونگی تغییر مغز دلفین‌ها و وال‌ها در طول ۳۰ میلیون سال تکامل (به جای ۱۰ هفته آموزش) را بررسی کرده است.

در این پژوهش، دانشمندان سیستم شنوایی مغز سه دلفین (که توانایی اکولوکیشن دارند) و یک وال بی‌دندان (گونه‌ای که قادر به اکولوکیشن نیست اما برای مسیریابی در محیط‌های تاریک به حس شنوایی قوی متکی است) را آنالیز کردند.

نتایج تا حدی غافلگیرکننده بود؛ شباهت‌های زیادی میان آن‌ها وجود داشت، به استثنای یک مورد: دلفین‌ها دارای یک اتصال مغزی خاص به سمت مخچه بودند که به طرز معناداری قوی‌تر بود.

پیتر تایاک (Peter Tyack)، زیست‌شناس مؤسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول در آمریکا می‌گوید: «در حالی که عصب‌شناسان در گذشته مخچه را عمدتاً به عنوان مرکز تعادل و کنترل حرکتی (ماهیچه‌ای/جنبشی) می‌شناختند، شواهد جدید به شدت نشان می‌دهند که مخچه به عنوان یک مرکز یکپارچه‌سازی اطلاعات حسی و حرکتی و مهم‌تر از آن، یک مرکز پیش‌بینی سریع عمل می‌کند.»

چشم‌انداز آینده تحقیقات درباره مکان‌یابی صوتی و مغز انسان

این بدان معناست که ما هنوز دانش بسیار زیادی باید درباره نحوه تأثیر مکان‌یابی صوتی بر مغز کسب کنیم و این تغییرات الزماً در بخش‌هایی که انتظار داریم ظاهر نمی‌شوند. در مورد دلفین‌ها، این سازگاری‌های عصبی در مناطقی از مغز رخ داده که ارتباط نزدیک‌تری با حس لامسه دارند تا حس بینایی.

هرچه داده‌های بیشتری جمع‌آوری کنیم، اطلاعات بیشتری درباره فرایند اکولوکیشن و نحوه استفاده هم‌زمان مغز حیوانات و انسان‌ها از حواس مختلف کشف خواهیم کرد. همان‌طور که اسکن‌های مغزی نشان می‌دهند، انسان‌های دارای توانایی اکولوکیشن می‌توانند با استفاده از امواج صوتی، محیط اطراف خود را به نوعی «ببینند».

پیتر کوک (Peter Cook)، دانشمند علوم دریایی از کالج جدید فلوریدا می‌گوید: «سرانجام فناوری لازم برای رمزگشایی این سیستم‌های عصبی مرموز و نحوه عملکرد آن‌ها در دسترس ما قرار گرفته است.»

نتایج این تحقیقات علمی جالب در مجلات معتبر PLOS One و Cerebral Cortex به چاپ رسیده و توسط کارشناسان مستقل ارزیابی شده است.