پرسش و پاسخ: چرا سمت راست مغز سمت چپ بدن را کنترل می کند؟

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دکتر مارتین وسندورف، عصب شناس و دانشیار بازنشسته در دانشگاه مینه سوتا است. کار او بر چگونگی کنترل عملکرد نورون های نخاع توسط ساقه مغز متمرکز است. دانیل وانگ همچنین با تمرکز بر علوم اعصاب شناختی و بیماری های عصبی، در مورد مغز تحقیق می کند.

آنها نویسندگان مقاله جدیدی در Frontiers in Neuroanatomy هستند که چندین مدار مغزی را در حیوانات چهار دست و پا که دارای سیم متقاطع هستند (به این معنی که یک طرف مغز با طرف مقابل بدن متصل می شود) بررسی می کند. این یک فرضیه جدید در مورد چگونگی تکامل آنها پیشنهاد می کند.

اگر در زمینه نوروآناتومی مطالعه کرده باشید، ممکن است در مورد سیم کشی متقاطع مغز و تاریخچه تکاملی آن فکر کرده باشید. ما به مسیرهای مختلف می پردازیم و سپس فرضیه خود را در مورد اینکه چرا بیشتر این مسیرهای متقابل (تقاطع خط وسط) تکامل یافته اند، پیشنهاد می کنیم.

داستان با ورودی حسی از چشم شروع می شود. از آنجایی که عدسی چشم تصویر روی شبکیه را معکوس می کند، آنچه چشم در سمت راست ما می بیند تصویری را در سمت چپ شبکیه تشکیل می دهد و بالعکس. عصب بینایی این اطلاعات را به کیاسم بینایی می‌برد، جایی که رشته‌های عصبی مسئول میدان بینایی سمت راست جدا شده و به نیمه چپ مغز هدایت می‌شوند. این فرآیند برای میدان دید سمت چپ منعکس می شود. ورودی های بصری ما، در میان چیزهای دیگر، ساختار باستانی به نام تکتوم نوری را هدف قرار می دهند.

تکتوم بینایی (که در پستانداران colliculus برتر نامیده می شود) ساختاری در مغز میانی است که واکنش های سریعی را به آنچه می بینیم ایجاد می کند. اطلاعات از هر میدان بصری به سمت مخالف تکتوم نوری نگاشت می شود. در لایه های عمیق تر آن، احساسات فیزیکی (اطلاعات حسی تنی) نیز ترسیم می شود. تکتوم نوری در همه گونه های مهره داران وجود دارد و در نتیجه به نظر می رسد که یکی از قدیمی ترین ساختارهای عصبی آناتومیکی در مهره داران باشد.

ما به دو مسیر عصبی می پردازیم که واسطه احساسات فیزیکی در بیشتر بدن هستند. هر دو از خط وسط سیستم عصبی مرکزی (مغز و نخاع) عبور می کنند و به نظر می رسد هر دو در همه گونه های چهارپایان (جانورانی با چهار دست و پا، از جمله پستانداران، پرندگان، خزندگان و دوزیستان) وجود دارند.

مسیر ستون پشتی واسطه لمس سبک، ارتعاش و موقعیت بدن است. همانطور که از نامش پیداست، با بالا رفتن از ستون پشتی در نخاع، احساسات را از اندام ها و بدن منتقل می کند. سپس به نورون دیگری متصل می شود و از خط وسط ساقه مغز که درست بالای طناب نخاعی قرار دارد، عبور می کند. اگرچه ماهی ها این مسیر را ندارند، اما در دوزیستان، پرندگان، پستانداران و خزندگان مشاهده شده است - که نشان دهنده حضور بسیار حفاظت شده در چهارپایان است.

در همین حال، مسیر دستگاه اسپینوتالاموس اطلاعات مربوط به درد، خارش و برخی از اشکال لمس را از بدن به مغز منتقل می کند. این مسیر علاوه بر حمل انواع مختلف حس، با عبور از خط وسط در خود نخاع با مسیر ستون پشتی متفاوت است. پس از این، بالا می رود و اطلاعات حسی خود را از بدن به تالاموس منتقل می کند: بخشی از مغز که درست بالای مغز میانی قرار دارد و بسیاری از اطلاعات مربوط به حرکت و احساس را پردازش می کند.

در پرندگان، پستانداران، خزندگان و حتی در برخی از ماهیان غضروفی مانند کوسه ها و پرتوها، یک مجرای اسپینوتلاموسی سازمان یافته در مقابل طرفین یافت شده است.

ما همچنین به سه مسیر متقابل سازماندهی شده که عضله اسکلتی را کنترل می کنند، نگاه کردیم.

اول مسیر تکتو نخاعی است. تکتوم نوری ورودی بصری را دریافت می کند، اما ورودی های شنوایی و حسی جسمی را نیز دریافت می کند که در ثبت با ورودی های بینایی به تکتوم طرف مقابل نگاشت می شوند. اگر می خواهید وارد یک گذرگاه عابر پیاده شوید و از گوشه چشم خود ماشینی را که از روبرو می بینید، به سمت آن می چرخید. این یکی از نمونه‌هایی است که نشان می‌دهد چگونه مسیر تکتو نخاعی واکنش‌ها به محرک‌های بینایی را واسطه می‌کند. می تواند واکنش های مشابهی را به محرک های شنوایی و لامسه واسطه کند.

جزء حرکتی این مسیر از عمیق‌ترین لایه‌های تکتوم بینایی سرچشمه می‌گیرد و آکسون‌های آن را به سمت نخاع طرف مقابل می‌فرستد. این مسیر در اکثر چهارپایان و برخی ماهیان غضروفی وجود دارد.

تصور می شود مسیر روبروسنخاعی کنترل اندام را در حیوانات تسهیل می کند. این مسیر که در اکثر پستانداران بزرگ است، از هسته قرمز مغز میانی قبل از اینکه به سمت نخاع طرف مقابل پیش برود منشا می گیرد. وجود آن در چهارپایان و برخی ماهیان غضروفی گزارش شده است.

مسیر قشر نخاعی، که در انسان امکان کنترل حرکتی ظریف ما را فراهم می کند، یک مورد خاص است. در حالی که همه مهره داران دارای یک تلانسفالن هستند - قسمت جلویی مغز که بیشتر جرم آن را در انسان تشکیل می دهد - فقط در پستانداران دارای یک قشر مغز شش لایه است. قشر شش لایه مسئول عملکردهای درجه بالاتری مانند ادغام احساسات مختلف با حافظه، کنترل حرکتی و زبان است. دستگاه قشر نخاعی می تواند ورودی حسی تنی یا در مورد پستانداران و چند گونه دیگر، خروجی حرکتی را تعدیل کند.

در اکثر پستانداران، مسیر قشر نخاعی از قشر مغزی مغز حرکت می کند، به قسمتی از نخاع می رود که در آن احساسات وارد می شود و ورودی حسی تنی را تعدیل می کند. در پستانداران (از جمله انسان) و برخی از گونه‌های زبردست دیگر، این مسیر به بخشی از نخاع ما می‌رسد که ماهیچه‌های ما را کنترل می‌کند و به عنوان مثال، کنترل دقیق انگشتان را امکان‌پذیر می‌کند.

بنابراین، بسته به گونه، مسیر قشر نخاعی می تواند یک مسیر حرکتی یا مسیری باشد که حس جسمی را تعدیل می کند. در هر دو مورد، دستگاه قشر نخاعی از خط وسط مغز عبور می کند. این نشان می‌دهد که ما انسان‌ها با انتخاب مداری که عملکرد اجدادی آن کنترل حسی جسمی بود، کنترل حرکتی ظریف خود را به دست آوردیم.

با در نظر گرفتن همه چیز، ما پیشنهاد می‌کنیم که مسیرهای بصری باستانی تکاملی، سیستم‌های عصبی مرکزی ما را به سمت سازماندهی متقابل - حداقل در چهارپایان سوق می‌دهند. با توجه به اینکه همه مهره داران زنده هم یک کیاسم بینایی دارند و هم یک تکتوم بینایی سازمان یافته در مقابل، ما فکر می کنیم که ماهی های بی آرواره دوران کامبرین که تقریبا بین 538 تا 486 میلیون سال پیش زندگی می کردند، هم یک کیاسم بینایی و هم یک تکتوم بینایی داشتند. ممکن است بتوان این فرضیه را با بررسی بقایای فسیل شده جمجمه آنها آزمایش کرد.

از آنجایی که تکامل در نوآوری‌های خود محافظه‌کار است - اغلب ساختارها، مسیرها و مکانیسم‌های موجود را حفظ می‌کند و به جای ابداع ساختارهای جدید، سازمان‌دهی سیستم بینایی (و به‌ویژه، اپتیکال) ممکن است اصول سازمانی مورد نیاز مسیرهای حسی و حرکتی را که بعدا تکامل یافتند، تعریف کرده باشد. ما پیشنهاد می کنیم که سازمان طرف مقابل لزوما به عنوان یک سازگاری تکامل نیافته است، بلکه به این دلیل است که تکامل مهندسی است که با پایه و موادی که در دست دارد می سازد.

چرا سمت راست مغز مسئول سمت چپ بدن است؟ تاریخچه تکاملی یک ویژگی گیج کننده، مرزها در نوروآناتومی (2026). DOI: 10.3389/fnana.2026.1937941

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →