مغز پیانیست نابینا دانشمندان را حیرت‌زده کرد

برترین‌ها: "متیو ویتاکر" (Matthew Whitaker) از ۱۱ سالگی در مقابل چشمان جمعیت زیادی از سراسر جهان پیانو جاز نواخته و این کار باعث تعجب بسیاری از افراد گشته چرا که این نابغه موسیقی نابینا است. ویتاکر با اختلال رتینوپاتی نارس به دنیا آمد که این امر منجر به نابینایی وی شد.

رتینوپاتی نوزادان زودرس (ROP) نوعی اختلال چشم است که در درجه اول نوزادان نارس با وزن حدود ۲ پوند (۱۲۵۰ گرم) یا کمتر از آن که قبل از ۳۱ هفته حاملگی به دنیا می‌آیند، را تحت تاثیر قرار می‌دهند. کودکانی در بدو تولد کوچکتر هستند، بیشتر دچار این اختلال می‌شوند. این اختلال - که معمولاً در هر دو چشم بروز می‌کند -یکی از شایع‌ترین دلایل از بین رفتن بینایی در دوران کودکی است و می‌تواند منجر به نابینایی مادام‌العمر شود. ROP اولین بار در سال ۱۹۴۲ تشخیص داده شد.

اخیرا، اما عملکرد بی‌نظیر این جوان ۱۸ ساله توجه دانشمندان را جلب کرد و دانشمندان مغز این نابغه را مطالعه کرده و مورد بررسی قرار دادند تا دریابند چگونه این جوان با استعداد نابینا توانسته این چنان موفق در عرصه موسیقی ظاهر شود و با تسلط کار خود را انجام دهد.

به همین منظور از ویتاکر خواسته شد هنگامی که پزشکان عملیات اسکن مغز ام. آر. آی را انجام می‌دادند، کیبورد بنوازد و در یک سری آزمایش‌های شنیداری شرکت کند.

دانشمندان دریافتند هنگامی که ویتاکر موسیقی را می‌شنود، کل قشر بینایی وی (ناحیه‌ای که اطلاعات بصری را پردازش می‌کند) فعال می‌شود. این نتایج نشان می‌دهد که مغز ویتاکر از این ناحیه که توسط بینایی تحریک نمی‌شود، استفاده می‌کند تا به او در درک موسیقی کمک کند.

انسان‌ها هنگام شنیدن صدا‌ها در تاریکی از قسمت بینایی مغز خود استفاده می‌کنند، حتی اگر نابینا به دنیا آمده باشند

در یک سری از مطالعات منتشر شده در Current Biology، یک تیم بین المللی از محققان، به سرپرستی رویال هالووِی، توضیح می‌دهد که چگونه اسکن فعالیت مغز از داوطلبانی که چشم بسته در معرض شنیدن آهنگ پرنده، صحبت افراد، و سر و صدای ترافیک از طریق هدفون بودند، از قشر بینایی اولیه‌ی خود برای شناسایی صدا استفاده می‌کنند.

دکتر پترا وِتِر، از گروه روانشناسی رویال هالووِی، اظهار داشت: "ما می‌خواستیم از ماهیت تعامل بین سیستم بینایی و شنوایی انسان‌ها بیشتر بدانیم. در طول مطالعه، دریافتیم که اگرچه افراد بینا ممکن است از تخیل بصری خود استفاده کنند، افراد نابینا، هنوز از همان قسمت از مغز برای تفسیر صدا استفاده می‌کنند، به این معنی که انسان‌ها دارای یک مکانیسم اساسی مغز، مستقل از تجسم بصری و تجربه‌ی بصری هستند؛ بنابراین این مطالعه نشان داد که حتی اولین قسمت قشر بینایی، نه فقط به آنچه می‌بینیم، بلکه به اطلاعاتی که می‌شنویم نیز حساس است. "

ویتاکر که اهل شهر هکنساک، نیوجرسی است از سه سالگی که یک کیبورد کوچک یاما‌ها را از پدربزرگش هدیه گرفته است، تمرین موسیقی خود را آغاز کرده است.

"موسس ویتاکر" (Moses Whitaker) پدر متیو گفت: او در آن زمان مشغول نواختن لالایی مشهور چشمک بزن ستاره کوچولو (Twinkle, Twinkle, Little Star) بود، اما نکته این است که او با هر دو دست خود این آهنگ را می‌نواخت. مت همزمان آکورد و ملودی آهنگ را می‌نواخت. او هیچ تمرینی تا آن زمان ندیده بود و تنها سه سالش بود؛ بنابراین برایم سوال شد که چه کسی این کار را به او یاد داده است و حتما کسی باید به متیو یاد داده باشد که چگونه این آهنگ را بنوازد، اما دریافتم هیچ کس این کار را به او یاد نداده بود.

در سن ۹ سالگی او به خودش یاد داد که چگونه ارگ هموند B ۳ را بنوازد و در سن ۱۱ سالگی نیز مرتبا در حال رفتن به سالن‌های کنسرت در سراسر جهان بود تا استعداد‌های موسیقی خود را نشان دهد و موفق شد تا این هنر را در بیش از ۲۰۰ کلوپ و سالن کنسرت نمایش دهد. بهار سال گذشته نیز او برای اولین بار در جشنواره جاز نیواورلئان حضور یافت.

این فرض رایج که افراد نابینا دارای شنوایی قوی‌تری هستند، فقط یک فرض نیست: مطالعات زیادی این موضوع را تأیید می‌کنند. اما درحالی‌که مدت‌ها است دانشمندان می‌دانند افرادی که در اوایل زندگی نابینا می‌شوند، قدرت شنوایی بالاتری دارند، مکانیسم‌های مغزی مسبب این توانایی، ناشناخته مانده است. ایون فاین دانشمند علوم اعصاب دانشگاه واشنگتن می‌گوید:

ایده این است که افراد نابینا در انجام وظایف شنوایی بهتر عمل می‌کنند، زیرا آن‌ها مجبورند بدون اطلاعات بصری راه خود را در جهان پیدا کنند. ما می‌خواستیم بررسی کنیم چگونه چنین چیزی در مغز اتفاق می‌افتد.

به‌همین منظور، فاین و گروهش از تکنولوژی تصویربرداری fMRI برای بررسی فعالیت قشر شنوایی مغز (قسمتی از مغز که اطلاعات شنوایی را پردازش می‌کند) در افراد نابینا و گروه کنترل (افراد بینا) استفاده کردند. در گروه نابینایان، ۴ تن از شرکت‌کنندگان در اوایل زندگی دچار نابینایی شده بودند و ۵ نفر از آن‌ها نیز دچار آنوفتالمی بودند؛ اختلالی که در آن چشم توسعه پیدا نمی‌کند.

طی آزمایش، شرکت‌کنندگان هر دو گروه آوا‌های خالصی را در فرکانس‌های مختلف می‌شنیدند و در همان زمان یک دستگاه fMRI فعالیت مغزی آن‌ها را ثبت می‌کرد. هنگامی که پژوهشگران نتایج را مورد تجزیه‌و‌تحلیل قرار دادند، دریافتند افراد نابینا درمقایسه با افراد بینا این نوا‌ها را در پهنای باند دقیق‌تر و باریک‌تری پردازش می‌کنند که نشان می‌داد ادراک آن‌ها از آواسنجی فرکانس، در قشر شنوایی مغز بهتر از گروه بینا پالایش می‌شد.

کلی چانگ پژوهشگر مطالعه توضیح می‌دهد:

مطالعه‌ی ما نشان می‌دهد که مغز افراد نابینا بهتر می‌تواند فرکانس‌ها را نشان دهد. برای یک فرد بینا داشتن یک نمایش دقیق از صدا چندان مهم نیست، زیرا او برای شناسایی اشیاء از قدرت بینایی خود نیز استفاده می‌کند درحالی‌که افراد نابینا فقط اطلاعات شنوایی را دارند. این اطلاعات به ما کمک می‌کند مشخص کنیم کدام تغییرات مغزی توصیف‌کننده‌ی عملکرد بهتر افراد نابینا در زمینه‌ی تشخیص صدا‌های محیط اطراف هستند.

سمت چپ: رنگ‌های قرمز نشان‌دهنده‌ی مناطقی از مغز است که بیشتر به آوا‌های بم واکنش نشان می‌دهند درحالی‌که مناطق آبی‌رنگ مناطقی هستند که به صدا‌های زیر پاسخ می‌دهند. سمت راست: آواسازی فرکانس‌ها در شرکت‌کننده‌های نابینا نسبت‌به شرکت‌کننده‌های بینا باریک‌تر بود.

مطالعات آینده می‌تواند جزئیات بیشتری را درمورد اساس سازگاری قشر شنوایی مغز مهیا کند. در حال حاضر هدف جدیدی برای مطالعات آینده مشخص شده است هرچند هنوز ناشناخته‌های بسیاری وجود دارد. فاین می‌گوید:

در افراد نابینا بیشتر اطلاعات باید از صدا استخراج شود و به‌نظر می‌رسد که به‌عنوان پیامدی از این امر، قابلیت این منطقه از مغز افزایش می‌یابد. این مورد مثال ظریفی است که نشان می‌دهد چگونه توسعه‌ی توانایی مغز نوزاد می‌تواند تحت‌تاثیر محیط رشد قرار گیرد.

اخیرا نیز دکتر "چارلز لیمب" (Charles Limb) مغز او را مورد بررسی قرار داد. هدف لیمب از این کار درک نحوه عملکرد مغز نوازندگان ماهر و با استعداد است.

لیمب در این باره گفت: من فکر می‌کنم هر زمان کسی پیانو نواختن متیو را تماشا می‌کند اولین چیزی که به ذهنش می‌رسد این است که این فرد چگونه این کار را انجام می‌دهد. من هم وقتی این کار را دیدم متعجب شدم و این سوال در ذهنم ایجاد شد و تصمیم گرفتم به سوال ایجاد شده در ذهنم پاسخ دهم.

به همین منظور پزشکان ویتاکر را به یکی از مراکز ام. آر. آی در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو آوردند و در آنجا ویتاکر همراه با یک کیبورد کوچک حضور یافت و از وی خواستند هنگامی که مغز وی اسکن می‌شود او کیبورد بنوازد.

ویتاکر همچنین یک سری آزمایشات شنیداری نیز انجام داد و در این آزمایشات به سخنرانی و موسیقی گوش داد. در حالی که سخنرانی‌ها پخش می‌شد، لیمب متوجه شد که هیچ فعالیتی در قشر بینایی وجود ندارد، اما در هنگام پخش موسیقی این رویه تغییر می‌کرد.

لیمب گفت: پس از پخش سخنرانی ما موسیقی برای او پخش کردیم. ما یک آهنگ از گروه "Snarky Puppy" که متیو با کار‌های آن‌ها کاملا آشنا بود، پخش کردیم و در آن لحظه متوجه تغییراتی در مغز او شدیم و به نظر می‌رسید قسمت بصری مغز ویتاکر در حال استفاده از بخشی از بافت آن قسمت که توسط بینایی تحریک نمی‌شود، است تا متیو بتواند موسیقی را درک کند. این عملیات همانند نوعی قرض گرفتن آن قسمت از مغز و سیم‌کشی مجدد آن بخش از مغز برای کمک به او در شنیدن موسیقی است.

لیمب نتایج اسکن مغز ویتاکر هنگام گوش دادن به موسیقی را به او گفت و پیانیست از شنیدن نتایج حیرت زده شد.

ویتاکر گفت: من حتی نمی‌دانستم که این اتفاق می‌افتد. هنگامیکه از ویتاکر پرسیدند نظرت درباره علت رخ دادن این اتفاق چیست گفت: من عاشق موسیقی هستم.