روش ها و فنون تصویربرداری عصبی و کاربرد آنها در مطالعات عصبی- تربیتی

دهمین نشست تخصصی گروپ عصب- تربیت و با موضوع، روش ها و فنون تصویربرداری عصبی و کاربرد آنها در مطالعات عصبی- تربیتی با سخنرانی آقای فضل اله نصیری و دکتر علی نوری در خانه ی اندیشمندان علوم انسانی برگزار گردید.

پژوهش در حوزه ی مطالعات عصب- تربیت از یک طرف سبب درک بهتر پدیده های تربیتی از طریق تفسیر تربیتی از یافته های علوم مغز و ذهن و از طرف دیگر موجب درک علمی بالاتر از روابط پیچیده بین ذهن، مغز و یادگیری از طریق به کارگیری مطالعات علمی در موقعیت های تربیتی میشود.تحقق این اهداف نیازمند برقراری یک رابطه ی متقابل بین پژوهشگران نوروساینس و علوم تربیتی به منظور رسیدن به یک زبان مشترک  و از سوی دیگر تولید  دانش حاصل از تعامل هر دو رشته است. علم جدید عصب- تربیت تا اندازه ی زیادی بر محور بنیادهای روش شناسی پایه ریزی شده با این وجود در مورد مبانی روش شناختی عصب- تربیت بحث وجود دارد به عنوان مثال با توجه به محدودیت های فنون تصویربرداری عصبی در برآورد ساختن و رفع نیاز تقاضای رشته ی جدید عصب- تربیت به برخی از محدودیت های فنی آنها خصوصا اعتبار بوم شناختی ضعیف و وضوح فضایی و زمانی محدود ابزارهای تصویربرداری می توان اشاره نمود .پیشنهاد میشود که فعالیت های تربیتی پیچیده باید به فعالیت های ساده قابل مطالعه در آزمایشگاه علوم اعصاب ، تحلیل و سپس در چهارچوب رویه های طراحی شده آزمایشی دقیق مورد آزمون قرار گیرند.با این وجود تولید دانش در این زمینه نیازمند برخورداری بینش های تربیتی از یافته های علوم اعصاب است که تحلیل های فراتر از محیط  آزمایشگاهی را میطلبد به این معنی که نتنها باید فرایندهای شناختی در محیط آزمایشگاهی به طور دقیق مورد مطالعه قرارگیرد بلکه به این مساله توجه شود که چگونه این فرایند ها در دنیای جمعی کلاس درس، در میان تجربه ی یادگیرنده و معلم اعمال گردد.

در این سخنرانی علوم اعصاب که یک شاخه دانش میان رشته ای مبتنی بر فنون و یافته های چندین رشته ای است  در کنار مطالعات پیوند دهنده و مطالعات عمل محوربه عنوان یکی از مبانی و منابع ارزشمند اطلاعاتی برای نظریه و عمل تربیتی در حوزه ی مطالعاتی ذهن مغز و تربیت معرفی شد همچنین از ضرورت پیوند میان علوم اعصاب و تربیت  و نقش آن در دهه های اخیر درباره ی سازوکارهای عصبی زیربنای یادگیری رشد سخن بعمل آمد.

هر چند نقش مطالعات علمی در کسب فهم و بینش های علمی مرتبط با مسائل تربیتی غیر قابل انکار است فهم این بینش ها در کلاس درس و بهبود سیاست و عمل تربیتی با بهرگیری از دو دسته مطالعات پیوند دهنده و مطالعات عمل محورمیسر میشود.مطالعات علمی با هدف آشکار ساختن دانش علمی درباره ی مغز و ذهن مرتبط با موضوعات تربیتی انجام میشود. این مطالعات تمامی روش های آزمایشگاهی علوم اعصاب شناختی را در بر میگیرد که با هدف شناخت ارتباط کارکردهای شناختی با کارکردهای مغز طراحی شده اند. دانش بدست آمده از علوم اعصاب و تربیت نتیجه ی تعامل سه دسته مطالعات است که هر کدام بصورت بالقوه در فراهم ساختن شواهد در ارتباط با فهم یادگیری و آموزش است.

در روش های آزمایشگاهی علوم اعصاب شناختی برای جمع آوری شواهد زیستی درباره ی یادگیری از فنون مختلفی استفاده میشود که مهم ترین و کاربردی ترین آنها میتوان به فنون ثبت الکتریکی، فنون تصویربرداری ساختاری و فنون تصویربرداری کارکردی نام برد.

فنون ثبت الکتریکی، فنونی هستند که الگوی فعالیت الکتریکی در مغز را ثبت میکند و شامل الکتروانسفالوگرافی وآنسفالوگرافی مغناطیسی میباشند.

الکتروانسفالوگرافی  فعالیت امواج مغزی هنگام فعالیت ذهنی از طریق الکترودهای نصب شده برنواحی خاص روی جمجمه را ثبت میکند، از آنجا که تغییرات در هوشیاری با تغییرات در فعالیت الکتریکی مغز ارتباط نزدیکی دارد، استفاده از این فن به پژوهشگران در شناخت این رابطه کمک میکند. ای ای جی نمایش گرافیکی از فعالیت الکتریکی ارائه میدهد که مغز در حین فعالیت تولید میکند بنابراین در آزمون ذهن کودکان قابل استفاده است.یکی از محدودیت های عمده ی ای ای جی وضوح فضایی ضعیف علائم ثبت شده است. از ای ای جی برلی ثبت ظرفیت های وابسته به به رویداد استفاده میشود که پاسخهای الکتریکی مغز در زمانهای مشخص و مرتبط با محرک خاص را ثبت میکنند.

در آنسفالوگرافی مغناطیسی، میدان های مغناطیسی ایجاد شده به وسیله ی جریان برق، حرکات درون مغز  را به کمک ردیاب های حساس به میدان مغناطیسی ثبت می کند.از ام جی ای به صورت فرایندهایی برای پژوهش در زمینه ی کارکردهای مغز انسان استفاده می شود زیرا برخلاف ای ای جی نیازی به نصب الکترود بر روی جمجمه را ندارد.

فنون تصویربرداری ساختاری ، فنونی هستند که برای مشاهده ساختارمغز استفاده میشوند و شامل  سی تی اسکن و ام ار آی میباشند.

 در سی تی اسکن از فناوری X-RAY و پردازش رایانه ای استفاده می شود تا تصاویر واضحی از مغز تولید شود و در آن آزمودنی فعالیتی انجام نمی دهد و بدون حرکت است .تصاویر سی تی اسکن اطلاعاتی از ساختار مغز نشان می دهد اما قادر به ارائه اطلاعات درباره ی کارکرد نوروآناتومیکی مغز در حال فعالیت نیستند. مهم ترین محدودیت سی تی وضوح فضایی ضعیف آن است.

 در ام ار ای با استفاده از امواج رادیویی تصاویر نوروآناتومیکی با کیفیت از ساختارهای درونی مغز گرفته می شود.اسکنرهای ام ار ای بر این واقعیت مبتنی هستند که بدن انسان دارای پروتون هستند که در شرایط وجود یک میدان مغناطیسی انرژی را جذب و دفع میکند.

 فنون تصویربرداری کارکردی ، فنونی هستند که ارتباط بین ساختارهای مغزی و کارکردهای خاص آن را بررسی میکند و میتوان به 5 تکنیک توموگرافی انتشار پوزیترون، تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی، تصویربرداری طیف نمایی مغناطیس کارکردی، تحریک مغناطیسی جمجمه، موضع نگاری نوری اشاره کرد.

توموگرافی انتشار پوزیترون فناوری تصویربرداری است که از طریق آن می توان ارتباط نوروآناتومیک مغز با یادگیری و یادآوری در افراد عادی را بررسی کرد. هنگامی که آزمودنی در جریان یک فعالیت یادگیری مورد آزمون قرار گیرد جریان خون در ناحیه ی مشخصی از مغز افزایش میابد که این افزایش حاکی از آن است که آن بخش به طور اختصاصی در ارتباط با آن فعالیت یادگیری و حافظه عمل میکند با اتکا به این روش میتوان محل دقیق بخش های مغزی درگیر در انجام فعالیتهای مختلف ذهنی را شناسایی کرد.

اف ام ار ای به دلیل داشتن خاصیت مغناطیسی، اکسیژن را ردیابی می کند و در آن از نیازی به تزریق مواد رادیواکتیو  نیست و میزان خون اکسیژن دار در نواحی مختلف مغز را ردیابی  میکند و ساختارهای مغزی فعال در حین فعالیت های شناختی را مشخص می سازد.در این روش از آزمودنی خواسته می شود که فعالیتی مانند صحبت کردن را انجام دهد.

 تصویربرداری طیف نمایی مغناطیس کارکردی، از امکانات اسکن مشابه ی FMRI استفاده میکند وموقعیت مکانی آب و مواد شیمیایی در مغز را اندازه گیری میکند.

در تحریک مغناطیسی جمجمه، با استفاده از خواص مغناطیسی، در فعالیت مغزی اختلال ایجاد می شود تا ارتباط آن با یک کارکرد خاص مشخص شود این فناوری این امکان را پدید می آورد که بدانیم با تحریک قسمت خاصی از مغز و ایجاد اختلال موقتی در کارکرد آن چه اتفاقی رخ می دهد. انجام تکلیف به رغم اختلال ایجاد شده نشان دهنده ی نقش نداشتن بخش مربوطه در انجام آن تکلیف خاص می باشد.

موضع نگاری نوری، از طیف نزدیک به مادون قرمز برای ثبت تصاویر مغز استفاده می شود و تصاویری با جزئیات بیشتر از کارکرد مغز ارائه می دهد درآن  از فیبرهای نوری منعطف استفاده می شود که تغییرات اوکسی دی اوکسی هموگلوبین ایجاد شده به وسیله ی فعالیت مغز نمایش داده می شود. جذابیت عمده این فن به این دلیل است که می توان از ان برای آزمودن آزمودنیها تحت شرایط طبیعی و مطالعه کارکردهای مغز کودکان خردسال استفاده نمود همچنین در مقایسه با سایر ابزارهای تصویربرداری کارکرد مغز، قابل حمل است و به حرکات آزمودنی ها در حین تصویربرداری حساسیت کمتری دارد.

 

 در مجموع، هر یک از فنون تصویربرداری عصبی مزایا و محدودیت هایی دارند، به همین دلیل پیشنهاد میشود درصورت امکان در مطالعات مختلف تلاش شود که از همه ی این فنون یا تعدادی از آنها همراه مطالعات رفتاری استفاده شود. در پایان لازم بذکر است که اتکا به مبانی و اصول عصب شناختی یادگیری توسط نظریه پرداران و برنامه ریزان تربیتی جهت توصیف و تبیین جامع تری از ماهیت پدیده های تربیتی و متعاقب آن بهبود سیاست ها و برنامه های مدارس کارامد است.