هومیواستیسیس و مغز

هومیواِسْتِیْسِسْ چیست؟ وضعیتی که بدن جاندار تمایل به حفظ آن دارد و با ایجاد تغییرات جزئی در سیستم تلاش می‌کند در آن باقی بماند. اجازه دهید کمی بیشتر توضیح دهم. بدن من تمایل دارد روی ۷۰ کیلو باقی بماند. تغییرات در خورد و خوراک، با واکنش بدنم در سوخت و ساز همراه می‌شود و وزن من کم و بیش در عدد ۷۰ باقی می‌ماند. سطح اکسیژن خونی که به سلول‌های من می‌رسد تمایل دارد که در بازه ۹۷ تا ۱۰۰ درصد باشد، دویدن یا فعالیت فیزیکی با افزایش ضربان قلب و سرعت بخشیدن به تناوت تنفس من باعث می‌شود اکسیژن خون من کم و بیش در آن بازه باقی بماند، یا تلاش کند تا به آن برسد.

حتی ضربان قلب هم از این قضیه مستثنی نیست. به عنوان مثال در حالت عادی، ضربان قلب من روی بازه ۵۵ تا ۶۵ است. وقتی می‌دوم، بدن با بالا بردن ضربان قلب سعی می‌کند وضعیت اکسیژن خون را به حالت نرمال نزدیک کند، به همین خاطر ضربان قلبم بالا می‌رود. با خون‌رسانی بیشتر، سطح اکسیژن خون در آن لحظه بالا می‌رود اما ضربان قلب من از حالت عادی فراتر رفته است. اینجاست که بدن، در بلندمدت، با توسل به مکانیسم‌هایی مثل تقویت عضلاتِ درگیر، بهبود خون‌رسانی و احتمالا تقویت خود قلب، تلاش می‌کند حتی در حین دویدن هم ضربان قلب من را به بازه‌ی نرمال نزدیک کند. به این ترتیب و به مرور، حتی حین دویدن، سطح اکسیژن خون و تعداد ضربان قلب من به مقدار نرمال نزدیک‌تر و نزدیک‌تر می‌شود تا هومیواستیسیس حفظ شود.

در خصوص وزن بدن، که مکانیسم‌های زیادی درگیر آن هستند. مواد غذایی انرژی به حساب می‌آیند و ورودی بیشتر، یا سوخت و ساز بیشتر یا دفع بیشتر یا ذخیره بیشتر را می‌طلبد. به هر حال بدن دست به کار می‌شود تا وضعیت جاری را، حداقل در موارد حیاتی حفظ کند. مثلا فرض کنید با خوردن زیاد شیرینی، بدن تلاش می‌کند اضافه‌ی آن که قابل مصرف در آن بازه زمانی نیست را تبدیل به چربی کند و وضعیت قند خون را پایدار نگه دارد. تلاش برای پایدار نگه داشتن قند خون موجب ذخیره چربی و به مرور افزایش وزن می‌شود. این موضوع می‌تواند برای افراد مختلف متفاوت باشد چرا که پاسخ بدن برای حفظ وضعیت جاری، متفاوت است.

اهمیت روتین‌ها، مثل پرخوری، یا ورزش کردن، برای تغییراتی که در ما و به مرور به وجود می‌آورند در اینجا مشخص می‌شود.

رانندگی در یک جاده مستقیم را در نظر بگیرید. به نظر می‌رسد که ماشین در حال طی کردن مسیر خودش است بدون اینکه راننده فرمان را حرکت دهد. با این حال اگر فرمان را قفل کنیم، ماشین، حتی در همان جاده مستقیم، به سرعت به سمت شانه خاکی منحرف می‌شود. یا هوایپما را در نظر بگیرید. خلبان خودکار هواپیما، در هر لحظه، تغییرات بیشمار، اما جزئی در زاویه بال‌ها ایجاد می‌کند تا هواپیما در مسیر مستقیم خودش باقی بماند. اما همه فکر می‌کنیم که هواپیما در یک مسیر کاملا مستقیم در حرکت است و نیاز به هیچ تغییری وجود ندارد. به طریق مشابه، راننده ماشین، حتی به صورت ناخودآگاه، تغییرات ریز و مکرری را برای ماندن در جاده اعمال می‌کند. جدای از چرایی آن، که توضیحات مربوط به خودش را می‌طلبد، بدن ما و وضعیتی که به آن هومیواستیسیس می‌گوییم مثل ماشین و هواپیما، تغییرات جزئی و ریزی را به صورت خودکار اعمال می‌کند، تا بدن در شرایط فعلی‌اش باقی بماند.

برای شاگرد شوفر، راننده در حالتی منفعل نشسته و به جاده نگاه می‌کند تا زمانی که به پیچ برسد یا مانعی باعث عکس‌العمل واضح او شود. استعاره رسیدن به پیچ برای هومیواستیسیس می‌تواند خارج شدن از نقطه آسایش باشد. جنب و جوش واضح‌تر می‌شود و اوضاع به سمتی پیش می‌رود که تغییرات جزئی به تغییرات معنادار و قابل مشاهده تبدیل می‌شوند. مثل بزرگ‌تر شدن عضلات دست در ورزشکاری که در برنامه‌ی جدیدش، به طور خاص روی بازوهایش کار می‌کند.

حالا اگر به دلایلی، بدنِ ما به پیچی برسد و مجبور شود که فرمان را به طور محسوس حرکت دهد و ما را در جاده جدیدی قرار دهد از این وضعیت خارج می‌شود، اما تمایل شدیدی دارد که مجددا، با توجه به شرایط جدید، باز به ثباتی در مسیر جدید برسد و آن را با تغییرات جزئیِ جدید حفظ کند.

این موضوع به بدن و عضلات و چربی‌هایش ختم نمی‌شود. مغز ما هم وضعیت جاری را دوست دارد اما با تمرین، و خارج شدن از نقطه آسایش، شروع به تغییر می‌کند. برای یک فرد بزرگ‌سال به وجود آمدنِ سلول‌های عصبی، به جز در چند محدوده خاص از مغز، به نظر امکان‌پذیر نیست. به عبارتی، بر خلاف عضلات که با ورزش و خارج شدن از نقطه آسایش بر میزانشان افزوده می‌شود، مغز از این نعمت برخوردار نیست ولی برای اینکه خودش را با شرایط جدید وفق دهد، راه‌کارهای هوشمندانه‌ای در چنته دارد. دو مورد از اساسی‌ترین آن‌ها عبارتند از:

۱) انعطاف‌پذیری عصبی. مغز با قدرت بخشیدن، تضعیف یا تشکیل سیناپس‌ها در بین سلول‌های عصبی، شبکه‌های جدیدی می‌سازد که حاوی اطلاعات تازه است. البته انعطاف‌پذیری روی دیگری هم دارد که در انتها به آن اشاره می‌کنیم.

۲) مایِلینِیْشن (myelination) که عبارت است از ایزوله کردن شبکه‌ها و مسیرهای عصبی برای پردازش سریع‌تر اطلاعات. این کار به مغز قدرت خارق‌العاده‌ای می‌دهد تا اطلاعاتِ شبکه‌ها و مسیرهای عصبی، ده‌ها برابر سریع‌تر پردازش شود، بدون اینکه اختلالی در حین پردازش به وجود آید. مثلا یک ورزشکار حرفه‌ای را در نظر بگیرید. با استفاده از مایِلینِیْشن، و ایزوله کردن شبکه و مسیرهای عصبیِ مربوط به حرکاتِ آن حرفه، این شخص می‌تواند ده‌ها برابر سریع‌تر و باظرافت‌تر از افراد عادی آن حرکات را به بهترین شکل انجام دهد، بدون اینکه برای ساخت آن مهارت نیازی به اضافه کردن سلول عصبی جدیدی داشته باشد.

مغز با تکیه بر این توانایی‌ها، قادر است از همان سلول‌های کهنه عصبی، بهترین بهره‌وری را داشته باشد. اما نکته مهم اینجاست که برای تغییرات بزرگ، مثل یاد گرفتن یک مهارت جدید، مغز تمایلی به خارج شدن از ثبات اولیه‌اش را ندارد. به عبارتی، مغز سعی می‌کند تا در وضعیت جاری یا هومیواستیسیس باقی بماند و همه چیز را کم و بیش ثابت نگه دارد.

مغز متفکران بزرگ که عضو پرکاری در این عزیزان به حساب می‌آید، گاهی، در جزئیاتی، متفاوت از مغز ما انسان‌های عادی است. مثلا اینشتین را در نظر بگیرید. بخش‌هایی از مغز که بیشتر درگیر تفکر انتزاعی و ریاضیات است در این دانشمند، شکل عجیب و بزرگی داشت. حداقل نسبت به مغز یک نفر مثل من تفاوت‌های محسوسی مشهود بود. شاید در ابتدا به نظر برسد که همین خاص بودن مغز اینشتین، از او یک فرد موفق در ریاضیات ساخته؛ اما احتمالا قضیه پشت و رو شده است. یعنی چه؟ به عبارت ساده، مغزِ خاص اینشتین از او یک انسان خارق‌العاده نساخته، بلکه تلاش او برای خارج شدن از نقطه آسایش و استفاده از مغز تا سر حد محدودیت‌های جاری، به مرور مغز او را تغییر داده است. این قضیه در موزیسین‌های حرفه‌ای هم هویداست.

راننده‌های تاکسی لندن، احتمالا آب پاکی را روی دست آن عده می‌ریزند که نظرشان چیز دیگری است. این راننده‌ها بهتر از نقشه گوگل و وِیْز مسیرها را تشخیص می‌دهند و به بهترین شکل ممکن مسافر را به مقصدش می‌رساند. آن‌ها بی‌اهمیت‌ترین و ریزترین جزئیات لندن را از بر هستند. نکته جالب در خصوص این افراد، هیپوکمپوسِ بزرگ‌ترشان نسبت به افراد عادی بود. سوال مشابه در خصوص اینشتین، اینجا هم پیش می‌آید. آیا صرفا کسانی که هیپوکمپوس بزرگ‌تری دارند از امتحانات سخت رانندگان تاکسی لندن سربلند بیرون می‌آیند؟ پژوهش‌های علمی بررسی دقیقی روی راننده‌های پیشین، کسانی که ثبت‌نام کرده بودند، کسانی که امتحان را قبول یا رد شده بودند، و تفاوت‌های هیپوکمپوس این افراد انجام داده بود. نتیجه این بود که در ابتدا تفاوتی در هیپوکمپوس وجود ندارد ولی آن‌هایی که تلاش می‌کنند دائم از نقطه آسایش خارج شوند و مسیرها با جزئیاتشان را یاد بگیرند، به مرور تغییراتی در هیپوکمپوسشان به وجود می‌آورند.

مانند پیچِ جاده و راننده ماشین، تغییرات محسوس، بعد از خارج شدن از وضعیت جاری ایجاد می‌شود، در غیر این صورت، بدن تمایل شدیدی دارد که با ایجاد تغییرات جزئی وضعیت فعلی را حفظ کند.

ولی خارج شدن از نقطه آسایش بایستی که هدفمند و با برنامه باشد. بدنی که آماده نیست را زیر چند ده کیلو هالتر برای پرس سینه قرار دهید، نتیجه‌ای جز جراحت و آسیب‌دیدگی ندارد. مغز و بدن ما رابطه‌ی تنگاتنگی دارند، به همین دلیل است مثال هالتر را می‌توانیم به مغز هم تعمیم دهیم. به عبارت ساده مغزی که آماده نیست را زیر فشار سنگین یادگیری مهارت جدید قرار دهید و اتفاق مشابه می‌افتد و به سرعت خسته و در نهایت زده خواهید شد.

سه نکته در خصوص تغییرات مغز در اینجا حائز اهمیت است.

اول اینکه اثری به نام Bent Twig Effect وجود دارد که باعث می‌شود مغز بچه‌ها و جوان‌ترها، اگر در معرض آموزش خاص، چه فیزیکی، چه ذهنی، تغییرات چشم‌گیری‌تری در نواحی مرتبط پیدا می‌کند. دو موزیسین حرفه‌ای را در نظر بگیرید. یکی از بچگی در معرض آموزش بوده و دیگری از بزرگ‌سالی شروع کرده است. اگر هر دو زمان یکسانی را به یادگیری موسیقی اختصاص داده باشند احتمالا در مغز موزیسین اولی تغییرات محسوس‌تری را شاهد خواهیم بود. دقیقا مثل نهال، که تا وقتی جوان است، تنه‌اش به هر سمتی که بخواهیم مایل می‌شود ولی وقتی به یک درخت تنومند تبدیل شد، تغییر دادنش سخت است. البته مغز انسان‌ها، با توجه به حفظ انعطاف‌پذیری تا پایان عمر، به سختی درخت نخواهد شد، ولی به هر حال مغز جوانِ یک بچه بسیار انعطاف‌پذیرتر است.

نکته دوم در خصوص عدم توانایی مغزِ بالغ برای تشکیل سلول‌های جدید عصبی در تمام نواحی مغز است. بله، یک سری از نواحی مغز سلول‌های جدید می‌سازد، اما این شامل تمام مغز نمی‌شود. مغز مثل عضلات شما نیست که با ورزش به حجم آن افزوده شود. برای جبران این موضوع، راهکار مغز چیست؟ اختصاص شبکه‌ها و نواحی بیشتر، به مهارتی که در حال ارتقاء یا ساختنش هستید. انگشتان دست چپ ویولونیست‌ها به دلیل ظرایف نواختن این ساز، بخش‌هایی از مغز که مرتبط با کنترل عصب‌های کف دست است را اشغال می‌کند. گاهی ویولونیستِ بسیار حرفه‌ای نمی‌تواند تشخیص دهد که کدام یک از انگشتانش را لمس می‌کنید به این خاطر که شبکه‌های عصبی مرتبط با آن بخش از بدنشان، تحت کنترل شبکه‌های عصبی مرتبط نواختن ویولون قرار گرفته است.

راننده‌های تاکسی لندن هم از این قاعده مستثنی نیستند. اگرچه آن‌ها هیپوکمپوس بزرگ‌تری داشتند و همین موضوع به آن‌ها کمک می‌کرد مسیرها و مکان‌های زیادی را از بر کنند، اما در زمینه حافظه‌ی فضایی با کمبودهایی دست به گریبان می‌شدند. این موضوع بعد از پژوهش و در مقایسه با گروه کنترل مشخص شد.

نکته سوم، روی دیگرِ انعطاف‌پذیری عصبی است. عدم استفاده از شبکه‌های و بخش‌های مرتبط با یک مهارت، موجب از افول توانایی یا حتی از دست رفتن آن مهارت می‌شود. احتمالا می‌دهم که حال‌تان از راننده‌های تاکسی لندن به هم بخورد، اما این بار هم به بزرگی خودتان ببخشید. اگرچه هیپوکمپوس آن‌ها، حتی بعد از بازنشستگی، از سایرین بزرگ‌تر بود، ولی نسبت به راننده‌های فعال، کوچک‌تر شده بود. به عبارت خیلی ساده اگر مغزتان را از فعالیتی دور کنید، مهم نیست چقدر وقت صرف ساختن شبکه‌های عصبی مرتبط با آن مهارت یا فعالیت کرده‌اید، پیوندهای عصبی و شبکه‌ها و در نهایت میزان مهارت شما رو به افول خواهد گذاشت.

سوال‌های بسیاری بی‌جواب می‌ماند که در آینده به آن‌ها خواهیم پرداخت. این نوشته، پیوستی به نوشته‌ی پیشین ایلولاست، ولی انتهای این مجموعه به حساب نمی‌آید. می‌خواهیم شما را با روش‌هایی آشنا کنیم که اگر خواستید تغییرات محسوس از نوع اینشتینی ایجاد کنید، ابزارش را داشته باشید.