به گزارش لایو ساینس پژوهشگرن با هدف قرار دادن یک ناحیه معین مغز با امواج اولتراسوند توانستند توانایی افراد برای تمایز میان درون‌دادهای حسی را تقویت کنند.
اولتراسوند از امواج صوتی تشکیل می‌شود که بسامد آنها فراتر از حدی است که گوش انسان توانایی شنیدن آنها را داشته باشد.اولتراسوند در تصویربرداری پزشکی به کار می‌رود.
پزشکان و تکنیسین‌ها فوران‌های امواج اولتراسوند را به درون بافت‌های بدن می‌فرستند و پژواک‌ها را ثبت می‌کنند، و بر مبنای آنها تصویری از بافت‌های درونی بدن چه یک زانوی آسیب‌دیده و چه جنینی درون رحم ساخته می‌شود.
اولتراسوند همچنین بالقوه می‌تواند برای نقشه‌برداری از ارتباطات میان سلول‌های عصبی در مغز به کار رود. متخصصان علوم اعصاب به خصوص به این موضوع علاقمند هستند که بدانند که مناطق گوناگون مغز چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در واقع هدف یک طرح جدید دولت فدرال آمریکا به نام «ابتکار عمل مغز» (Brain Initiative) نقشه‌برداری از مغز سالم انسان است.
اولتراسوند یکی از چند روش غیرتهاجمی برای تحریک کردن مغز است. یک روش دیگر «تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای» است که مغز را با نیروی مغناطیسی تحریک می‌کند. و سومین روش «تحریک فراجمجمه‌ای با جریان الکتریکی مستقیم« است که که در آن الکترودها قرار گرفته روی پوست سر جریان الکتریکی ضعیفی را به مغز وارد می‌کنند.
این بررسی جدید بیانگر آن است که اولتراسوند ممکن است بهترین روش در میان این روش‌ها باشد.
ویلیام تایلر، دانشمند علوم اعصاب در موسسه پژوهشی کاریلیون ویرجینیا تک و سرپرست این پژوهش در این باره گفت: «ما می‌توانیم با استفاده از اولتراسوند ناحیه‌ای از مغز به کوچکی یک شکلات M&M را هدف قرار دهیم. این یافته‌ها بیانگر روش جدیدی برای تنظیم کردن غیرتهاجمی فعالیت مغز انسان با دقت مکانی بهتر از هر روش در دسترس در حال حاضر است.»
بهبود شگفت‌انگیز
تمرکز تایلر و همکارانش بر ادراک حسی دست متمرکز بود. آنان ابتدا الکترودی بر روی مچ افراد، بر روی عصبی که پیام‌ها را از دست به مغز منتقل می‌کند، قرار دادند. آنان با استفاده از یک جریان الکتریکی خفیف این عصب را تحریک کردند، و در همان اولتراسوند را بر منطقه‌ای از مغز که پیام‌های عصبی را پردازش می‌کند، متمرکز کردند.
پژوهشگران پاسخ‌های مغزی افراد مورد آزمایش را با الکتروانسفالوگرافی (EEG)- الکترودهایی بر روی پوست سر که فعالیت الکتریکی مغز را اندازه می‌گیرند- ثبت کردند. آنها دریافتند که اولتراسوند امواج مغزی را تحریک لمسی را رمزپردازی می‌کند، تضعیف می‌کند.
اما مجموعه بعدی تجربیات چیزی واقعا عجیب را آشکار کرد.
این پژوهشگران دو مجموعه آزمایش درباره ادراک حسی انجام دادند. در مجموعه اول افراد شرکت‌کننده دو سوزن را بر روی پوست‌شان حس می‌کردند و باید تشخیص می‌دادند که در یک یا در دو نقطه با سوزن‌ها لمس می‌شوند. هر چه فاصله سوزن‌ها به یکدیگر نزدیک‌تر باشد، تشخیص وجود دو سوزن جداگانه مشکل‌تر می‌شود. در مجموعه دوم آزمایش‌ها این پژوهشگران جریان هوا را به سمت پوست افراد مورد آزمایش می‌فرستادند و آنان باید تشخیص می‌دادند که چه تعداد جریان هوا با پوست‌شان تماس یافته است. هر چه سرعت این جریان هوا بیشتر بود، تمایز دادن میان آنها مشکل‌تر می‌شد.
یافته عجیب این بود که به جای اینکه ضعیف شدن امواج مغزی پس از تابش اولتراسوند باعث ادراک حسی بدتری شود، کارکرد افراد در هر دو مجموعه این آزمایش‌ها را بهتر می‌کرد.
تایلر گفت: «این مشاهدات باعث تعجب ما شد. گرچه امواج مغزی مربوط با تحریک لمسی ضعیف شده بودند، این افراد در شناسایی تفاوت‌های حسی بهتر عمل می‌کردند.»
تنظیم مغز
اما چه توضیحی برای این پارادوکس ظاهری وجود دارد؟ پاسخ ممکن است با چگونگی کارکردن نورون‌ها یا سلول‌های عصبی مربوط باشد. هنگامی که سلول‌های مغزی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، می‌توانند سلول‌های مجاورشان به فعال شدن برانگیزنند (تهییج) یا آنها را آرام کنند (مهار). به گفته تایلر اولتراسوند ممکن است بر منطقه مغزی مربوط به تعادل تهییج و مهار اثر گذاشته باشد.
این تشدید ادارک حسی هنگامی که پژوهشگران کانون اولتراسوند را فقط به اندازه یک سانتی‌متر جابه‌جا می‌کردند، از بین می‌رفت.
این یافته به این معناست که این روش یک شیوه دقیق برای تنظیم ظریف مدارهای مغری است که هم برای نقشه‌برداری از فعالیت آنها و هم بالقوه برای درمان اختلالات مغزی به کار می‌آید.
