روش‌های تحقیق مغز - کتاب درسی روانشناسی تربیتی شناختی - فصل سوم - بخش سوم

کتاب درسی روانشناسی تربیتی شناختی

فصل سوم - بخش سوم

روش‌های تحقیق مغز

یکی از دلایلی که امروزه بیش از هر زمان دیگری در مورد عملکرد سیستم عصبی مرکزی می‌دانیم این است که علاقه‌ها به تحقیقات مغز در میان افراد در زمینه‌های مختلف همگرایی وجود دارد. از نظر تاریخی، تحقیقات روی مغز عمدتاً توسط محققان پزشکی، علوم زیستی و روانشناسی انجام می شد. در طول سال‌ها، افراد در زمینه‌های دیگر علاقه بیشتری به تحقیقات مغزی نشان داده‌اند، و معتقد بودند که یافته‌های تحقیقات می‌تواند پیامدهایی برای پیشرفت‌ها در زمینه‌های آنها داشته باشد. امروزه ما مربیان، جامعه شناسان، مددکاران اجتماعی، مشاوران، کارمندان دولت (به ویژه کسانی که در سیستم قضایی هستند)  و دیگران علاقه مند به تحقیقات مغز را می یابیم. بودجه برای تحقیقات مغز نیز افزایش یافته است، از جمله توسط آژانس هایی که عمدتاً تحقیقات غیر مرتبط با مغز (به عنوان مثال، آموزش) را تأمین مالی می کنند.

دلیل دیگر افزایش دانش ما این است که پیشرفت های فوق العاده ای در فناوری برای انجام تحقیقات مغزی صورت گرفته است. سال ها پیش، تنها راه انجام تحقیقات مغزی، کالبد شکافی بود. اگرچه بررسی مغز افرادی که فوت کرده‌اند اطلاعات مفیدی به دست آورده است، اما این نوع تحقیقات نمی‌توانند نحوه عملکرد مغز و پردازش اطلاعات را تعیین کنند. اطلاعات اخیر برای ایجاد درک در مورد چگونگی تغییر مغز در طول یادگیری و استفاده از اطلاعات آموخته شده برای تولید اقدامات و یادگیری جدید مورد نیاز است. تکنیک هایی که اطلاعات مفیدی به دست آورده اند تقریباً از کمترین تا پیچیده ترین روشها را شامل می شوند.

اشعه ایکس

اشعه ایکس امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا هستند که می توانند از اجسام غیرفلزی عبور کنند و در آنجا توسط ساختارهای بدن جذب شوند. پرتوهای جذب نشده به صفحه عکاسی برخورد می کنند. تفسیر بر اساس مناطق روشن و تاریک (سایه های خاکستری) است. اشعه ایکس دو بعدی است و بیشتر برای ساختارهای جامد مفید است، مانند تعیین اینکه آیا استخوان شکسته است یا خیر. آنها به خصوص در مغز خوب کار نمی کنند زیرا از بافت نرم تشکیل شده است، اگرچه اشعه ایکس می تواند آسیب به جمجمه (ساختار استخوانی) را مشخص کند.

اسکن های CAT

اسکن های CAT (توموگرافی محوری کامپیوتری) در اوایل دهه 1970 برای افزایش درجه بندی در سایه های خاکستری تولید شده توسط اشعه ایکس توسعه یافت. اسکن های CAT از فناوری Xray استفاده می کنند اما تصاویر را از دو بعدی به سه بعدی افزایش می دهند. اسکن CAT توسط پزشکان برای بررسی تومورها و سایر ناهنجاری ها استفاده می شود، اما مانند اشعه ایکس، اطلاعات دقیقی در مورد عملکرد مغز ارائه نمی دهد.

نوار مغزی

EEG (الکتروانسفالوگراف) یک روش تصویربرداری است که الگوهای الکتریکی ایجاد شده توسط حرکات نورون ها را اندازه گیری می کند. الکترودهایی که روی پوست سر قرار می گیرند، تکانه های عصبی را که از جمجمه عبور می کنند، تشخیص می دهند. فناوری EEG سیگنال ها را بزرگ کرده و آنها را روی یک مانیتور یا نمودار کاغذی (امواج مغزی) ثبت می کند. فرکانس امواج مغزی (نوسانات) در هنگام فعالیت ذهنی افزایش و در هنگام خواب کاهش می یابد. EEG برای تصویربرداری از انواع خاصی از اختلالات مغزی (به عنوان مثال، صرع، زبان)، و همچنین برای نظارت بر اختلالات خواب مفید است. EEG ها اطلاعات زمانی ارزشمندی را از طریق پتانسیل های مرتبط با رویداد ارائه می دهند، اما نمی توانند نوع اطلاعات مکانی (یعنی محل وقوع فعالیت) را که برای بررسی عمیق یادگیری مورد نیاز است، شناسایی کنند.

اسکن PET

اسکن‌های PET (توموگرافی گسیل پوزیترون) به فرد امکان می‌دهد تا در حین انجام وظایف، فعالیت مغز را بررسی کند. به فرد مقدار کمی گلوکز رادیواکتیو تزریق می شود که خون آن را به مغز می برد. در حال اسکن PET فرد وظایف ذهنی را انجام می دهد. آن نواحی از مغز که درگیر می شوند بیشتر از گلوکز استفاده می کنند و اشعه گاما تولید می کنند که توسط تجهیزات شناسایی می شود. این منجر به تولید تصاویر رنگی کامپیوتری (نقشه) می شود که حوزه های فعالیت را نشان می دهد. اگرچه اسکن PET نشان دهنده پیشرفت در فناوری تصویربرداری مغز است، اما سودمندی آنها محدود است.

از آنجایی که این روش مستلزم تزریق مواد رادیواکتیو است، محدودیتی برای تعداد جلسات و تعداد تصویر در یک زمان وجود دارد. همچنین، تولید تصاویر یک فرآیند نسبتا کند است، بنابراین سرعت انجام فعالیت عصبی را نمی توان به طور کامل ثبت کرد. اگرچه اسکن PET ایده خوبی از فعالیت کلی مغز به دست می دهد، اما مناطق خاصی از فعالیت را با جزئیات کافی نشان نمی دهد.

MRI و fMRI

تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) و تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی جدیدتر (fMRI)، تکنیک‌های تصویربرداری مغز هستند که مشکلات مربوط به اسکن PET را برطرف می‌کنند. در MRI، پرتوی از امواج رادیویی به سمت مغز شلیک می شود. مغز عمدتاً آب است که حاوی اتم های هیدروژن است. امواج رادیویی باعث می‌شود اتم‌های هیدروژن سیگنال‌های رادیویی تولید کنند که توسط حسگرها شناسایی شده و بر روی یک تصویر کامپیوتری ترسیم می‌شوند. سطح جزئیات بالاتر از اسکن CAT است و MRI معمولاً برای تشخیص تومورها، ضایعات و سایر ناهنجاری ها استفاده می شود.

fMRI بسیار شبیه MRI عمل می کند، با این تفاوت که افراد ملزم به انجام وظایف ذهنی یا رفتاری هستند. همانطور که آنها این کار را انجام می دهند، بخش هایی از مغز که مسئول شلیک نورون ها هستند باعث می شوند خون بیشتری به این مناطق جریان یابد. جریان خون میدان مغناطیسی را تغییر می دهد بنابراین سیگنال ها شدیدتر می شوند. اسکنر fMRI این تغییرات را حس می کند و آنها را روی یک تصویر کامپیوتری ترسیم می کند. این تصویر را می توان با تصویری از مغز در حالت استراحت برای تشخیص تغییرات مقایسه کرد. fMRI می‌تواند فعالیت مغز را همانطور که اتفاق می‌افتد و جایی که اتفاق می‌افتد، ثبت کند، زیرا fMRI می‌تواند چهار تصویر در ثانیه ضبط کند و به این دلیل که حدود نیم ثانیه طول می‌کشد تا مغز به یک محرک واکنش نشان دهد. با این حال، مقداری نابرابری زمانی وجود دارد زیرا تغییرات جریان خون ممکن است چند ثانیه طول بکشد تا اتفاق بیفتد.

در مقایسه با سایر روش ها، fMRI مزایای زیادی دارد. نیازی به تزریق ماده رادیواکتیو ندارد؛ به سرعت کار می کند و می تواند فعالیت را دقیقاً اندازه گیری کند. این می تواند تصویری از مغز را در چند ثانیه ثبت کند که بسیار سریعتر از روش های دیگر است؛ و fMRI را می توان بدون مشکل تکرار کرد.

مشکلی که در مورد فناوری های مغز وجود دارد این است که آنها باید در زمینه های مصنوعی (مثلاً آزمایشگاه ها) استفاده شوند، که مانع کارکرد آنها در ثبت یادگیری کلاس های درس فعال می شود. این مسئله می تواند تا حدی با دادن وظایف یادگیری به شرکت کنندگان در طی آزمایشات مغزی یا با قرار دادن آنها در معرض فناوری بلافاصله پس از تجربه شرایط کلاسی مختلف مورد بررسی قرار گیرد. علاوه بر این، زمینه تحقیقات مغزی به سرعت در حال تغییر است و فناوری‌ها در حال توسعه و اصلاح هستند. در آینده، ما می‌توانیم انتظار داشته باشیم که تکنیک‌های پیچیده‌تری را ببینیم که به ما کمک می‌کند تا فرآیندهای مغز را در حین انجام یادگیری مشخص کنیم.

خلاصه

اشعه ایکس: امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا برای تعیین ناهنجاری‌ها در ساختارهای جامد (مانند استخوان‌ها).

اسکن‌های توموگرافی محوری کامپیوتری (CAT): تصاویر بهبودیافته (سه بعد) مورد استفاده برای تشخیص ناهنجاری‌های بدن (مثلاً تومورها).

الکتروانسفالوگرافی (EEG): اندازه‌گیری‌های الگوهای الکتریکی ناشی از حرکت نورون ها؛ برای بررسی اختلالات مغزی مختلف (مانند زبان و خواب) استفاده می‌شود.

اسکن توموگرافی گسیل پوزیترون (PET): اشعه گاما تولید شده توسط فعالیت ذهنی را ارزیابی می کند. تصویر کلی از فعالیت مغز را ارائه می دهد اما با سرعت کم و مصرف مواد رادیواکتیو توسط شرکت کنندگان محدود می شود.

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI): امواج رادیویی باعث می شود مغز سیگنال هایی تولید کند که نقشه برداری می شوند. برای تشخیص تومورها، ضایعات و سایر ناهنجاری ها استفاده می شود.

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی (fMRI): انجام وظایف ذهنی نورون ها را شلیک می کند، باعث جریان خون می شود و جریان مغناطیسی را تغییر می دهد. مقایسه با تصویر مغز در حالت استراحت، مناطق مسئول را نشان می دهد.

مجله اینترنتی روان تنظیم

مجله تخصصی روانشناسی تربیتی شناختی

 (فراشناخت، یادگیری خود تنظیم، و راهبردهای یادگیری-مطالعه)

مدیر مسئول: محمود دلیر عبدی نیا - روانشناس تربیتی با دیدگاه شناختی

استفاده از مطالب ارائه شده در این پایگاه، صرفا با ذکر منبع آزاد می باشد.