علم تغییر ساختار مغز؛ نوروپلاستیسیته چگونه رفتارهای ما را به عادت ناخودآگاه تبدیل میکند؟
از یادگیری ساز تا ترک عادتهای ناخواسته، نوروپلاستیسیته نشان میدهد که چطور تکرارهای کوچک روزانه، فیزیک و سیمکشی مغز را برای همیشه تغییر میدهند.
از یادگیری ساز تا ترک عادتهای ناخواسته، نوروپلاستیسیته نشان میدهد که چطور تکرارهای کوچک روزانه، فیزیک و سیمکشی مغز را برای همیشه تغییر میدهند.
شاید روزهای اول تایپکردن خودتان را به یاد بیاورید، وقتی برای پیداکردن هر حرف باید به صفحهکلید نگاه میکردید. اما امروز هم به جملهی بعد فکر میکنید و هم انگشتهایتان خودشان جای حروف را پیدا میکنند. رانندگی، نواختن ساز، یادگرفتن مسیری تازه یا حتی برداشتن ناخودآگاه گوشی هنگام بیحوصلگی هم میتوانند همین مسیر را طی کنند.
مغز انسان سختافزار ثابتی نیست که تا پایان عمر با همان پیکربندی اولیه کار کند. هر بار که مهارت تازهای یاد میگیرید، در مسیر جدیدی قدم میگذارید یا عادتی را تکرار میکنید، سلولهای عصبی ارتباطات قبلیشان را تغییر میدهند و مسیرهای ارتباطی جدیدی میسازند، فرایندی که در علم اعصاب نوروپلاستیسیته نامیده میشود.
نوروپلاستیسیته توضیح میدهد چرا تمرین یک مهارت بهمرور اجرای آن را آسانتر میکند، چرا بعضی تواناییها پس از آسیب مغزی دوباره قابلآموزشاند و حتی چرا رفتارهایی که هر روز تکرار میکنیم، با گذشت زمان روانتر میشوند. پژوهشگران یکی از روشنترین شواهد این فرایند را جایی کشف کردند که شاید انتظارش را نداشته باشیم؛ در شلوغی خیابانها و درون مغز رانندگان تاکسی لندن.
رانندگان تاکسیهای سیاه معروف لندن پیش از گرفتن مجوز، باید نقشهی بخش بزرگی از شهر را به حافظه بسپارند. صدها مسیر، هزاران خیابان و هزاران مقصد از هتل و بیمارستان گرفته تا رستوران و تئاتر، بخشی از فرایندی محسوب میشود که «The Knowledge» نام دارد.
ممتحن میتواند دو نقطه را انتخاب کند و از داوطلب بخواهد مسیر مناسب را خیابان به خیابان و از حفظ توضیح دهد. آمادهشدن برای این آزمون معمولاً چند سال طول میکشد.
سال ۲۰۱۱، کاترین وولت و النور مگوایر، دو پژوهشگر دانشگاه کالج لندن، فرصتی کمنظیر پیدا کردند تا اثر یادگیری سنگین بر مغز را دنبال کنند. آنها پیش از آغاز آموزش، ۷۹ داوطلب را زیر دستگاه MRI بردند و نتایج را با یک گروه ۳۱ نفره از مشاغل دیگر مقایسه کردند. در نقطهی شروع، ساختار مغزیِ هر دو گروه کاملا مشابه بود.
نقشه پیچیده لندن حجم ماده خاکستری هیپوکامپ رانندگان تاکسی را تغییر داد
سه تا چهار سال بعد، ۳۹ نفر از کارآموزان آزمون را پشت سر گذاشتند و مجوز گرفتند. اسکنهای رشد قابلتوجه حجم مادهی خاکستری بخش پشتی هیپوکامپ افراد موفق را نشان میداد.
هیپوکامپ در حافظه و ساختن نقشههای فضایی نقش دارد و تغییر دقیقاً در بخشی دیده میشد که با مسیریابی ارتباط دارد. مغز کارآموزانی که مجوز نگرفتند و اعضای گروه کنترل، ساختار قبلی خود را حفظ کرده بود.
مطالعهی وولت و مگوایر روی یک گروه ثابت، خط باطلی بر یک فرضیهی قدیمی کشید؛ اینکه شاید کسانی که از ابتدا هیپوکامپ بزرگتری دارند ذاتاً به سمت این شغل کشیده میشوند. شواهد علمی نشان میداد رانندگان صرفاً نقشهی لندن را در حافظهشان ذخیره نکردهاند، سالها تمرین، ردی قابلاندازهگیری در ساختمان مغزشان به جا گذاشته بود.
توانایی مغز برای تغییر در واکنش به تجربه، تمرین و یادگیری، مفهوم انعطافپذیری عصبی را از شبه علم خارج میکند و در ردهی موضوعات علمی ملموس قرار میدهد. ولی وقتی کاری را بارها انجام میدهیم، دقیقاً چه چیزی در مغزمان تغییر میکند؟
هر مهارت تازه، مانند روزهای اول رانندگی که باید همزمان آینهها، پدالها و مسیر را چک کنید، انرژی ذهنی عظیمی میطلبد. اما چند ماه بعد، همین کارها با کمترین زحمت پیش میروند. خیابان و خودرو همان هستند، اما مغز انسان که شیوهی پردازش خود را تغییر میدهد.
یادگیری از فعالیت شبکههایی از نورونها آغاز میشود. وقتی مجموعهای از نورونها بارها هنگام انجام کاری با یکدیگر فعال میشوند، ارتباط بینشان تغییر میکند. وقتی برای اولینبار تلاش میکنید مهارتی را اجرا کنید، سیگنالهای الکتریکی بهسختی و با مقاومت از میان شبکهی عصبی عبور میکنند.
تمرین مداوم سرعت انتقال پیامهای عصبی را تا دهها برابر افزایش میدهد
اما وقتی کاری را بارها تکرار میکنید، مغز در سطح شیمیایی و فیزیکی واکنش نشان میدهد؛ گیرندههای بیشتری در سیناپسها میسازد و ترشح انتقالدهندههای عصبی را افزایش میدهد. در نتیجه، ارتباط میان آن شبکهی خاص از نورونها قویتر و کمهزینهتر میشود، تغییری ساختاری که پلاستیسیتهی سیناپسی نام دارد.
تأثیر یادگیری در مغز در ابعادی بهمراتب بزرگتر از تغییرات سلولی ساده هم دیده میشود، زیرا تمرین طولانیمدت میتواند کل ساختار شبکههای مغزی را بازآفرینی کند. رشتههای عصبی (آکسونها) با غلافی از جنس چربی به نام میلین پوشانده شدهاند که دقیقاً مانند روکش عایق در کابلهای سیمکشی عمل میکند.
هرچه یک شبکه عصبی را بیشتر به کار بگیرید، مغز هوشمندانه لایههای میلین ضخیمتری دور آن رشتهها میتند . این عایقبندی تقویتشده، مانع نشت سیگنالهای الکتریکی میشود و سرعت انتقال پیامهای عصبی را تا دهها برابر افزایش میدهد. بدینترتیب مهارتی که ابتدا به تمرکز و زمان بیشتری نیاز دارد، با تمرین به تخصصی سریعتر و خودکارتر تبدیل میشود.
تمرین بهجای انبارکردن اطلاعات در مخزنی ثابت، بهتدریج روش انجام کار را تغییر میدهد. مهارتهایی که در ابتدا به تمرکز شدید و آگاهانه نیاز دارند، کمکم نرم و هماهنگ میشوند؛ مغز الگوها را با سرعتی بالا شناسایی میکند و با آزادشدن ظرفیت توجه، فضا برای مدیریت بخشهای پیچیدهتر کار باز میشود.
تغییرات مغز تا حد زیادی به کاری وابستهاند که بارها انجام میدهیم. برای مثال تمرین ویولن قرار نیست مغز را بهطورکلی قوی کند، اما شبکههای پردازش صدا و کنترل حرکتی انگشتان را ارتقا میدهد. مسیریابی روزانه، شبکههای مرتبط با حافظهی فضایی را بیشتر به کار میاندازد و تکرار یک حرکت ورزشی، هماهنگی همان الگوی حرکتی را افزایش میدهد.
در بسیاری از سازهای زهی، دست چپ نوازندگان وظیفهی ظریفتری برعهده دارد و انگشتان باید بارها موقعیتهایی بسیار دقیق را پیدا کنند. بررسیهای عصبشناختی نشان دادهاند که نقشهی حسی انگشتان دست چپ در مغز این افراد، وسعت و پیچیدگی بسیار بیشتری نسبت به افراد عادی پیدا میکند.
تکرار یک حرکت اشتباه همان الگوی غلط را در مغز تثبیت میکند
اختصاصیبودن تغییرات، محدودیت انتقال مهارتها را هم توضیح میدهد. تمرین یک توانایی بیشتر زمانی به فعالیتی دیگر کمک میکند که دو کار اجزای مشترکی داشته باشند. یک شطرنجباز حرفهای الگوهای روی صفحه را سریعتر تشخیص میدهد، اما ارتقای عصبی او عمدتاً در همان جهان مهرهها و موقعیتها باقی میماند.
ازسویدیگر کیفیت تمرین نیز بهاندازهی شمار تکرارها اهمیت دارد. صدبار اجرای یک حرکت اشتباه، همان الگوی اشتباه را روانتر میکند. در عوض توجه، بازخورد، فرصت اصلاح و دشواری متناسب، مغز را به سازگاریهای جدید سوق میدهند.
تمرینهای بسیار آسان شبکهی عصبی را در محدودهی آشنای خود نگه میدارند و دشواری بیش از اندازه نیز کیفیت اجرا و امکان اصلاح را پایین میآورد. مغز با هر تجربه، مسیرهای درگیر در همان تجربه را ورزیدهتر میکند. همین ویژگی هم پشت یادگیری یک ساز قرار دارد و هم به مغز آسیبدیده کمک میکند راهی تازه برای انجام یک کار پیدا کند.
دامنهی نوروپلاستیسیته فقط به یادگیری یک ساز یا زبان جدید محدود نمیشود و حتی پس از آسیبهای مغزی مانند سکته، نقش یک سیستم جبران خسارت را بازی میکند.
گاهی سکته به بخشی از مغز آسیب میزند که حرکت دست، گفتار یا توجه را کنترل میکند. در توانبخشی، بیمار همان حرکت یا مهارت را بارها و به شکل هدفمند تمرین میکند تا بخشهای سالم مغز بهتدریج سهم بیشتری از کار را برعهده بگیرند و مسیرهای عصبی مرتبط دوباره سازمان پیدا کنند.
تمرینهای هدفمند به بخشهای سالم مغز یاد میدهند که وظایف نواحی آسیبدیده را بر عهده بگیرند
درمانگران در روش درمانی CIMT یا درمان حرکتی القاشده با محدودیت، استفاده از دست سالم را برای مدتی محدود میکنند تا بیمار با دست آسیبدیدهاش بیشتر تمرین کند. تکرار هدفمند حرکتها باعث میشود بخشهای سالم مغز دوباره در کنترل حرکت مشارکت کنند و بیمار بهتدریج اتکای کمتری به دست سالم داشته باشد.
فرایند توانبخشی بهخوبی نشان میدهد تمرینهای هدفمند، مسیرهای عصبی مرتبط با یک مهارت را بارها فعال میکنند و به مغز فرصت میدهند همان کار را به شیوهای مؤثرتر انجام دهد. ولی چه نوع تجربهای میتواند تغییرات مثبت مغزی را ماندگار کند؟
سال ۲۰۰۸، جفری کلایم و ترزا جونز باتکیهبر پژوهشهای عصبشناسی و توانبخشی، ده اصل پلاستیسیتهی وابسته به تجربه را جمعبندی کردند. این اصول توضیح میدهند چرا بعضی تجربهها مغز را بیشتر تغییر میدهند و برخی تمرینها اثر محدودتری بر جا میگذارند.
۱. اگر استفاده نکنی، از دستش میدهی. شبکههای عصبی بیشباهت به عضلات نیستند و برای اینکه در وضعیتی کارآمد باقی بمانند، به تمرین و تکرار نیاز دارند. اگر مهارتی را برای مدتی طولانی کنار بگذارید، مسیرهایش در مغز بهمرور متروکه میشوند.
۲. تمرین، عملکرد را بهتر میکند. هر بار که یک شبکهی عصبی را برای انجام کاری فرامیخوانید، مغز منابع بیشتری به تقویت آن مسیر اختصاص میدهد. نوازندگی با نواختن بهتر میشود و بالانس ورزشی با تمرین تعادل.
۳. نوع تمرین اهمیت دارد. مغز متناسب با کاری تغییر میکند که واقعاً انجام میدهیم. حرکت انگشتها هنگام نواختن ساز، یک گروه از شبکههای عصبی را درگیر میکند و حفظ مسیرهای شهری گروهی دیگر را.
۴. تغییر پایدار به تکرار کافی نیاز دارد. یک جرقهی کوتاه یا چند بار تمرین پراکنده، اثر چندانی در ساختار فیزیکی مغز نخواهد داشت. تجربهی مکرر به مغز نشان میدهد که یک الگو اهمیت و دوام دارد.
۵. شدت تمرین بر نتیجه اثر میگذارد. فعالیت باید بهاندازهای دشوار باشد که مغز را به تلاش وادارد و همزمان فرصت اجرای درست و اصلاح را باقی بگذارد. ماندن در محدودهی امن و انجام کارهای بیش از حد ساده، سیمکشی جدیدی در مغز ایجاد نمیکند.
۶. زمانبندی مسیر یادگیری را عوض میکند. بعضی تغییرات سریع رخ میدهند و گروهی دیگر طی روزها، هفتهها یا ماهها شکل میگیرند. زمان آغاز، طول تمرین و فاصلهی میان جلسهها روی نتیجه اثر میگذارند.
۷. تجربهی معنادار اثر بیشتری دارد. مغز میان محرکهای اطراف تفاوت قائل میشود و به محرکهای خستهکننده روی خوش نشان نمیدهد. انگیزه، احساس و هدف شخصی میتوانند تجربه را پررنگتر و اثرش را ماندگارتر کنند.
۸. سن بر ظرفیت تغییر اثر میگذارد. مغز در سالهای رشد راحتتر تغییر میکند، هرچند این توانایی در بزرگسالی از بین نمیرود و فقط به زمان و تمرین بیشتری نیاز دارد.
۹. یادگیری میتواند به فعالیتهای مشابه منتقل شود. یادگیری یک مهارت میتواند مسیر را برای یادگیریِ کارهای مشابه هموار کند؛ زیرا شبکههای مشترک به کمک مهارتهای جدید میآیند.
۱۰. تجربهها میتوانند با یکدیگر تداخل داشته باشند . چیزی که امروز تمرین میکنیم میتواند یادگیری بعدی را آسانتر یا دشوارتر کند. گاهی تثبیت یک عادت یا الگوی غلط، یادگیریِ یک مهارت مفید را در همان شبکهی عصبی مختل میکند. به همین دلیل، نوع تمرین و حتی ترتیبی که مهارتها را یاد میگیریم، اهمیت دارد.
اصول دهگانه در کنار هم به ما میگویند ساعتها تکرارِ پراکنده و بیهدف کارساز نیست. مغز بیشترین واکنش را به تمرینی نشان میدهد که مداوم، چالشبرانگیز و معنادار باشد. البته فاصلهگذاری و خواب هم بخشی از فرایند محسوب میشوند.
خواب را میتوانید ویراستارِ شبانهای در نظر بگیرید که وقتی شما استراحت میکنید، دستبهکار میشود تا آموختههای روز را در مدارهای عصبی تثبیت کند . چند جلسهی جدا از هم که میان آنها فرصت استراحت، بازیابی و خواب وجود دارد، شرایط بهتری برای ماندگاری یادگیری فراهم میکند.
تا اینجا بیشتر از مهارتهایی حرف زدیم که آگاهانه تمرین میکنیم. اما مغز در پسزمینه، از رفتارهای روزمرهی ما هم یاد میگیرد و هر کاری را که تکرار شود، راحتتر و کمزحمتتر میکند. برای مثال به دستبردن ناخودآگاه به سمت گوشی هوشمند در لحظات بیحوصلگی فکر کنید.
شما احساس کسالت میکنید (محرک)، گوشی را برمیدارید (رفتار) و با دیدن یک پیام یا محتوای تازه، ترشح دوپامین را تجربه میکنید (پاداش). وقتی این توالیِ سهگانه بارها تکرار شود، مغز پیوند قدرتمندی بین احساس کسالت و گوشی میسازد. پس از مدتی، مدار چنان بهینهسازی میشود که قبل از اینکه حتی متوجه شوید بیحوصله شدهاید، گوشی را برداشتهاید.
عادتهای مفید هم با مکانیزم مشابهی کار میکنند؛ اگر هر روز در زمان و شرایطی مشابه کار را شروع کنیم، آغازکردن بهتدریج برایمان راحتتر میشود.
عادتها در واقع مسیرهای عصبی ضخیم و روانی هستند که نیاز به کنترل آگاهانه را حذف کردهاند. مغز برای کارهای تکراری مسیر میانبری میسازد که سه ضلع دارد؛ یک جرقه یا موقعیت خاص، کاری که انجام میدهیم و پاداشی که از آن کار میگیریم. وقتی کاری را مدام انجام میدهیم، مغز آن را روی حالت خودکار میگذارد؛ یعنی دیگر لازم نیست برای انجامش فکر کنیم یا اراده به خرج بدهیم.
عادتها مسیرهای عصبی ضخیم و روانی هستند که نیاز به کنترل آگاهانه را حذف کردهاند
حالا اگر بخواهیم یک عادت بد را عوض کنیم، باید ببینیم چه چیزی جرقهی آن کار را میزند و چطور میتوانیم کار دیگری را جایگزینش کنیم تا به همان پاداش یا حس خوب برسیم.
افکار و توجه ما هم دقیقاً همینطور برنامهریزی میشوند. مثلاً کسی که همیشه در موقعیتهای اجتماعی دنبال نشانههای تهدید میگردد؛ مغزش در پیداکردن نشانههای منفی بهشدت حرفهای و سریع میشود. اگر فرد یاد بگیرد توجهش را از نشانههای تهدید بردارد و کمکم با موقعیتهای دشوار روبهرو شود، واکنشهایش هم بهمرور تغییر میکنند. مغز ما همیشه کاری را برایمان راحتتر میکند که بیشتر با آن وقت گذراندهایم.
شاید یکبار تکرارکردن کاری کوچک خیلی به چشم نیاید، اما وقتی هر روز تکرارش میکنید، مغز برایش مسیر همواری فراهم میکند. هر رفتاری که هر روز تمرین میکنید، چه خوب و چه بد، چه با اراده و چه بیهوا، مغز آن را برای روزهای بعد سادهتر و خودکارتر میکند.
اگرچه مغز در تمام طول عمر توانایی تغییر را حفظ میکند، اما سرعت و شکل سازگاریهایش در دورههای مختلف فرق میکند. مغز درحالرشد کودک با سرعتی خیرهکننده شبکههای عصبی را شکل میدهد، درحالیکه بزرگسالان برای ایجاد تغییرات فیزیکی به تمرین هدفمندتر و زمان بیشتری نیاز دارند.
شرایط بدن و محیط اطراف هم روی توان یادگیری مغز تأثیر میگذارند. خواب کافی به تثبیت یادگیری کمک میکند، فعالیت بدنی باعث عملکرد بهتر مغز میشود و محیطی سرشار از فرصت تجربه و یادگیری، زمینهی مناسبی برای سازگاری عصبی فراهم میکند. استرس طولانی، کمخوابی و بعضی بیماریها نیز سرعت و کیفیت یادگیری را کاهش میدهند.
بااینحال، مرزهای انعطافپذیری عصبی گاهی از تصورات علمی فراتر میروند و نشان میدهند که مغز تا چه اندازه برای بقا میجنگد.
سال ۲۰۱۴، پزشکان چین با موردی روبهرو شدند که درک مرسوم از آناتومی را به چالش کشید. زن ۲۴ سالهای برای بررسی سرگیجه و تهوع به بیمارستان مراجعه کرده بود و تصاویر اسکن مغزیاش نشان میداد از بدو تولد مخچهاش شکل نگرفته است.
سن افراد، شرایط بدن و محیط اطراف روی توان یادگیری مغز تأثیر میگذارند
مخچه نقش مهمی در تعادل، هماهنگی حرکت و یادگیری حرکتی ایفا میکند و بخش بزرگی از نورونهای مغز را در خود جای میدهد.
ظاهراً رشد زن با تأخیرهایی جدی همراه بود. تا چهارسالگی برای ایستادن به کمک نیاز داشت، راهرفتن مستقل را حدود هفتسالگی آموخت و دیرتر توانست حرف بزند. بااینحال، در بزرگسالی راه میرفت، ارتباط برقرار میکرد، ازدواج کرده و صاحب فرزند شده بود. مغز زن طی سالها بخشی از وظایف مخچه را میان شبکههای دیگر تقسیم کرده بود.
ماجرای عجیب زن چینی، ظرفیت و مرز نوروپلاستیسیته را هم نشان میدهد. مغزی که از کودکی با ساختاری متفاوت رشد میکند، فرصت طولانیتری برای تقسیم دوبارهی وظایف و سازماندهی مسیرهای عصبی دارد. این توانایی در بزرگسالی هم ادامه پیدا میکند، اما تغییرات جدید بیشتر به تمرین مداوم و شرایط مناسب یادگیری وابستهاند.