ساختار مغز شطرنجبازان

خلاصه مطلب

بازی شطرنج را بعنوان یک مثال ویژه جهت یک کار تخصصی که به آموزش و تجربه خاص نیازمند اســت می توان بررسی کرد.

علی رغم بررسی های رفتاری گسترده، بنیانهای عصبی مهارت و بازی شطرنج را نمی توان کاملاً درک کرد. تعدادی از بررسیهای مربوط به تصویر برداری اعصاب کنشی نشان داده اند که شطرنجبازان ماهر زمانیکه درگیر فعالیتهای مربوط به شطرنج می شوند، عملکردهای روانشناختی متفاوتی را بکار می گیرند و نواحی مغزی متفاوتی را فعال می کنند. براساس این نوشتارهای عملکردی، پیش بینی کردیم که تفاوتهای ریخت شناسانه ای را در یک شبکه متشکل از نواحی پیشانی و آهیانه و بخصوص اتصال پس سری و گیجگاهی (OTJ) و چین دوکی  و هسته دمی مغز پیدا کنیم.

بیست نفر شطرنجباز ماهر و بیست نفر آزمایش شونده شاهد با استفاده از ریخت سنجی سطح محور و حجم محور و همینطور تصویربرداری تشدیدی انتشاری، مورد بررسی قرار گرفتند. حجم ماده خاکستری و ضخامت لایه کورتکس مغز شطرنجبازان در مقایسه باافراد گروه شاهد در ناحیه (DTJ) و پریکونی (precnei) کاهش یافته بود. حجم هسته دمی مغز در هر دو گروه متفاوت نبود، اما بشکل معکوس با سالیان تجربه شطرنجبازی در ارتباط بود. مقدار میانگین انتشارپذیری در کلاف عصبی طولی فوقانی چپ مغز شطرنجبازان در مقایسه با گروه شاهد افزایش یافت و درجه قدرت بازی شطرتجباز بشکل معکوس به انتشارپذیری میانگین در کلاف عصبی طولی فوقانی راست ارتباط داشت.

براساس بهترین یافته ها و دانشمان برای اولین بار نشان دادیم که تفاوتهای ویژه ای در ریخت شناسی ماده سفید و خاکستری مغز بین شطرنجبازان و افراد گروه شاهد وجود دارد و این تفاوتها در نواحی مغزی مرتبط با عملکردهای شناختی برای بازی کردن شطرنج مهم می باشند. اینکه آیا این تغییرات کالبد شناختی، علت یا پیامد تمرین و آموزش شطرنج بشکل فشرده و درازمدت هستند نیازمند آن است که در بررسیها و مطالعات آینده نشان داده شوند.

مقدمه

بازی کردن شطرنج نیازمند سازماندهی چندین عمل روانشناختی مثل توجه کردن، گروه بندی ادراکی، و کارهای متفاوت حافظه است در حال حاضر روانشناسان شناختی بر این عقیده اند که بازی کردن شطرنج به تمرین اساسی نیاز دارد. از این رو شطرنج بعنوان یک مثال ویژه در نظر گرفته می شود که برای یک عمل تخصصی نیازمند تجربه مخصوص به خود است. در این متن سیمون و چیس، قانون تخصصی ده ساله را بشکلی واضح تدوین کردند که دلالت بر این موضوع دارد که برای رسیدن به سطح استاد بزرگی شطرنج، حداقل ده سال تمرین فشرده لازم است.

چندین مطالعه و بررسی اخیر با نشان دادن ارتباطی یکنواخت بین تمرین شطرنج دقیق و عملکرد شطرنجی با استفاده از طرحهای مطالعه طولی و بازنگرانه، از قانون ده ساله حمایت می کنند. از اینرو، ارتباط مثبت بین میزان انباشتی تمرین و عملکرد شطرنجی شبیه ارتباط تمرینی ـ عملکردی در سایر رشته ها مثل موسیقی، ورزشها، و آموزش می باشد (اریکسون 2004). با این وجود گرچه تمرین در تعیین عملکرد شطرنجی مهم است، هوش کلی، هوش فضایی بصری و استعداد نیز بعنوان عوامل مرتبط با عملکرد شطرنجی مورد بحث و بررسی قرار می گیرند. ازاینرو تعدادی از مولفان موافق نوعی از ارتباط بین تمرین و استعداد هستند که عملکرد شطرنجی را توضیح می دهد (هاوارد 2013). علی رغم بررسیهای رفتاری گسترده، شالوده های عصبی مهارت و عملکرد شطرنجی کاملاً درک نمی شوند.

تعداد کمی از آزمایشات تصویر برداری عصبی در بیست سال اخیر انجام شده اند که فعالسازیهای مغزی را در زمینه شطرنج با استفاده از روشهای مختلف و الگوهای تجربی موردبررسی قرار داده اند.

بعضی از آزمایشات تنها افراد مبتدی را مدنظر قرار دادند، افراد ماهر را در کارهای جستجوی بصری شطرنجی بررسی کردند، افراد ماهر را در زمینه کارهای ادراکی بصری شطرنجی و بصری غیر شطرنجی با افراد مبتدی مقایسه کردند و یا فعالسازی های مغزی در شطرنجبازان ماهر یا مبتدی را در حین حرکات شطرنج یا موارد دیگر اندازه گیری کردند.

این آزمایشات بطور کلی نشان داده اند که شطرنجبازان ماهر اعمال روانشناختی مختلفی را بکار می گیرند و نواحی مختلف مغزی را در خلال فعالیتهای مربوط به شطرنج فعال می کنند.

برای مثال، درکارهای جستجوی بصری مربوط به شطرنج تنها شطرنجبازان ماهر، فعالسازی دوطرفه در نواحی مغزی مرتبط با ادراک هدف (نواحی گیجگاهی عقبی دوطرفه، چین دوکی، بخش آهیانه زیرین چپ و به ویژه در نقطه اتصال گیجگاهی ـ پس سری) یا تشخیص الگویی مربوط به تخصصی را بروز می دهند.

علاوه بر آن، در خلال بازیهای شطرنج تنها افراد ماهر، نواحی مغزی مرتبط با قطعه بندی حافظه، ذخیره اطلاعات و بازیابی (بخشهای آهیانه و پیشین) را به کار می گیرند. در حالیکه افراد مبتدی، کورتکس گیجگاهی میانی (هیپوکامپوس) که بیشتر در کار یادگیری و بازیابی اطلاعات جدید درگیر است و با قدرت بیشتری بکــــار می گیرند. در آزمایش جدیدتر توسط دوان ات آل (Duan et al) دست اندرکاران، فعالسازیهای مغزی را در حین عملکرد یک کار حل مسئله برپایه مدل شطرنج چینی بررسی کردند و مشخص کردند که استادان شطرنج و استادان بزرگ فعالسازی افزایش یافته در شبکه های عصبی درگیر در کنترل اعمال شناختی مانند توجه، اعمال اجرایی و حل مسئله را بروز دادند. یافته جدید این آزمایش این بود که استادان و استاد بزرگان شطرنج همچنین سرکوبی قویتر شبکه حالت غفلت (DMN) مغزی را در حین حل مسائل شطرنج در مقایسه با مبتدیان از خود بروز دادند.

علاوه بر آن در حین بررسی ارتباط کنشی حالت استراحت در شبکه مذکور (DMN) مشخص شد که در مقایسه با مبتدیان، شبکه (DMN) در استادان بزرگ و استادان شطرنج یک ارتباط کنشی افزایش یافت بین هسته دُمی و کانونهای شبکه (DMN) وجود دارد و این موضوع دلالت بر نقش مهم حلقه ارتباطی هسته دمی و DMN  در مهارت شطرنجی دارد. در مجموع، از بابت چگونگی اعمال روانشناختی مربوطه و همینطور ساختارهای نوروفیزیولوژیکی بنیادی، تفاوتهای اساسی بین شطرنجبازان ماهر وجود دارد. به احتمال زیاد این تفاوتها در پیامد تمرین شدید شطرنجی ایجاد شده اند. از آنجاییکه تمرین شدید وظایف حرکتی و ادراکی در ارتباط با تغییرات کالبد شناختی است، به احتمال زیاد آن نواحی مغزی مورد نظر که با قدرت بیشتری در کنترل کردن اعمال شطرنجی درگیرند، توسط سازوکارهای جراحی ترمیمی اعصاب (نوروپلاستی) دچار تغییر شده اند.

با این وجود، اطلاعات کمی در ارتباط با تغییر پذیری کالبد شناختی در سطرنجبازان موجود است. تا آنجائیکه می دانیم فقط یک آزمایش وجود دارد که تفاوتهای ساختار در شطرنجبازان ماهر را در مقایسه با شطرنجباران مبتدی بررسی کرده است، در این تحقیق شطرنجباران ماهر در مقایسه با افراد مبتدی حجم ماده خاکستری مغزشان بشکل دوطرفه در هسته دُمی کاهش یافته بود.

این تحقیق علت کاهش حجم ماده خاکستری مذکور را در ارتباط با ایده تقلیل اتصالات بین عصبی (سیناپسی) و حذف سودمند سیناپسهای عصبی بی مصرف و زائد در هسته دُمی می داند که این امر اجازه محاسبات موضعی و ادغام اطلاعات از نواحی مغزی مجاور را به شکلی موثرتر می دهد.

در تحقیق کنونی ما یک تحلیل کالبد شناختی عصبی را به منظور شناسایی تفاوتهای کالبد شناختی عصبی بین شطرنج بازان مبتدی و ماهر انجام دادیم.

برای این منظور تصویر برداری تشدیدی انتشاری (DTI) را بکار گرفتیم و همینطور از ریخت سنجی سطح محور (SBM) و حجم محور (VBM) در زمینه ام آر آی (MRI) ساختاری استفاده کردیم تا ویژگیهای کالبد شناختی خاص در ساختار ماده سفید خاکستری مغز را توصیف کردیم.

با یافته های کاربردی مذکور تصمیم به بررسی این موضوع گرفتیم که آیا نواحی مغزی که بشکلی متفاوت در نتیجه یک فعالیت حرفه ای شطرنج فعال شدند از نظر ریخت شناسی نیز در نتیجه تغییر پذیری ساختاری ایجاد شده با یادگیری طولانی مدت شطرنج و تجربه بازی فراوان در مسابقات بین المللی شطرنج، تغییر کرده اند. فرضیه ما به سه دسته بزرگ می تواند تقسیم شود: 1) پیش بینی های مربوط به نواحی مغزی درگیر در اعمال شناختی سنگین تر مانند آنهایی که در آزمایشات بالا انجام شده با استفاده از تحقیقات مورد نظر (آمیدزیک ات آل 2001، آترتون اِت آل 2003، دوان اتِ آل، 2012، نیچلی اِت آل 1994، وان اِت آل 2011). 2) پیش بینی مربوط به نواحی مغزی مرتبط با مکانیسم های شناختی سبکتر و مربوط به شطرنج مانند تشخیص اهداف و ارتباطات آنها (بیلالیچ ات آل، 2010 و 2011).

3) پیش بینی سوم در ارتباط با نقش فرضی ویژه دسته دمی مغز در بازی کردن شطرنج است. (دوان ات آل، 2012).

برطبق این سه دسته پیش بینی شده، فرض می کنیم که مغز بازیکنان شطرنج ویژگیهای کالبد شناختی خاصی را نشان خواهد داد که آنها را به این ترتیب شرح می دهیم: 1) نواحی مغزی مرتبط با اعمال شناختی سنگین تر (حافظه و اعمال اجرایی) در یک شبکه کورتکسی پخش شده شامل نواحی گیجگاهی و پیشین و آهیانه. 2) با ملاحظه پیش بینی های دسته دوم، انتظار داریم که خصوصیات کالبد شناختی ویژه در نواحی مغزی که اثبات شده در تشخیص اهداف و ارتباطاتشان درگیر هستند، (OTJ و چین  دوکی) را شاهد باشیم 3) و در نهایت تغییرات کالبد شناختی در هسته دُمی ارائه شده توسط دوان اِت آل (2012) را پیش بینی می کنیم.

علاوه بر DTI که تفاوتها را در ساختار  WM(ماده سفید مغز) بررسی می کند، ما از تکنیکهای SBM و     VBM استفاده کردیم تا تفاوتهای GM (ماده خاکستری) را از نظر ریخت شناختی در نواحی مغزی فرض شده اندازه گیری کنیم. اگرچه هر دو تکنیک برپایه همان تصاویر ام آر آی (MRI) ناحیه T₁ هستند، ولی خصوصیات ریخت شناختی متفاوتی را اندازه می گیرند. توسط تکنیک VBM تفاوتهای حجمی احتمالی در GM (ماده خاکستری) را بررسی می کنیم در حالیکه تکنیک SBM اندازه های احتمالی ضخامت لایه کورتکس را برایمان فراهم می کند.

ما از هر دو تکنیک استفاده کردیم تا ببینیم که آیا تفاوتهای بالقوه بین گروهی یافت شده در تحلیل VBM، تحت تاثیر تفاوتها در ضخامت لایه کورتکس است یا خیر.

 

2. 2
   

   . مطالب و روشها

2ـ1.  موضوعات

بیست شطرنجباز ماهر با میانگین سنی 9/28 سال (انحراف معیار، سال) و بیست نفر مرد گروه شاهد که از نظر سنی دست غالب چپ دست یا راست دست بودند) و میزان تحصیلات با هم مطابقت داشتند در این تحقیق شرکت کردند. (سن میانگین (سال 27/2،). نمره ELD که یک سیستم رتبه بندی در مسابقات بین المللی شطرنج است برای ارزیابی مهارت بازیکنان شطرنج استفاده شد. (جدول 1).

نمونه بازیکنان شطرنج شامل سه نفر استاد بزرگ، هفت استاد بین المللی و شش استاد فیده (استاد فدراسیون جهانی شطرنج) بود. مابقی بازیکنان شطرنج بدون عنوان بین المللی شطرنج بودند.

دست غالب مطابق روش پیشنهادی آنت (1970- Annett) مورد ارزیابی قرار گرفت. شرکت کنندگان بدون سابقه بیماری اعصاب، روانشناسی عصبی یا روانپزشکی بودند و مصرف داروهای غیرمجاز و دارو درمانی را انکار کردند.

تحقیق گزارش شده در آزمایش کنونی برطبق اصول بیان شده در اعلامیه هلسینکی انجام گرفت. کمیته اخلاقیات محلی زوریخ ایالتی (کانتون) بررسی کنونی را تأیید کرد و رضایت آگاهانه مکتوب از همه شرکت کنندگان اخذ شد.

 

 

2ـ2. ارزیابی مربوط به روانشناختی اعصاب

چندین زمینه شناختی در شطرنجبازان ماهر و مردان گروه شاهد مورد ارزیابی قرار گرفت. هوش سیال توسط ماتریسهای مدرج پیشرفته راون (Raven) (Raven, 1998) اندازه گیری شد. خصوصاً، عملکرد چرخش ذهنی بوسیله نسخه A از آزمون چرخش ذهنی (Peter, et al. 1998) ارزیابی شد. میزان بلوک فضایی بصری آنی توسط آزمون ضربه زنی مداوم (block-Tapping) که مشابه بلوک کورسی (block of Corsi) است مورد ارزیابی قرار گرفت (Schellig , 1997). به دلیل محدودیتهای لجستیکی و محدودیتهای زمانی ممکن نبود که شطرنجبازان ماهر را از نظر شناختی با جزئیات بیشتری آزمایش کنیم و بنابراین نتوانستیم عملکرد حافظه بلند مدت را نیز ارزیابی کنیم.

2.3ـ کسب داده های MRI

اسکنهای تصویر برداری ام آر آی (MRI) توسط یک اسکنر کلی بدن با مارک فیلیپس آچیوا (3. T Philips Achiera) (سیستمهای پزشکی فیلیپس، Best، هلند) که مجهز به یک حلقه مرکزی گیرنده انتقالی و یک آرایه حلقه متشکل از یک سر هشت عنصری تجاری و قادر به رمزگشایی حساسیت (SENSE) بودند به دست آمدند.

سه عدد اسکن حجم سنجی سه بعدی بشکل توالی اکوی گرادیان از نوع متمرکز T₁ (اکوی سریع منطقه ای) از تمام چهل نفر شرکت کننده در آزمایش بدست آمد. برشها در ناحیه شکاف سهمی جمجمه با یک موضوح اندازه گیری شده و احیا شده به مقدار میلی متر مکعب بدست آمدند (ماتریکس 256 در 256 پیکسل و 160 برش) متغیرهای تصویربرداری بیشتر از این قرار بودند: منطقه دیدن (FOV) برابر 240 در 240 میلی متر مربع، زمان اکو (TE) برابر 7/3 میلی ثانیه زمان تکرار (TR) برابر 06/8 میلی ثانیه، زاویه چرخش برابر 8

مقیاسهای بازیکنان شطرنج و مردان گروه شاهد از نظر ویژگیهای جمعیتی، رفتاری و همه جانبه مغزی
اهمیت ارزش p	ماکزیمم	مینیمم	انحراف معیار	میانگین	ماکزیمم	مینیمم	انحراف معیار	میانگین	میانگین
0.38	42.8	17.4	6.32	27.2	41.2	19.7	6.02	28.9	سن (سال)
0.33-	28.0	12.0	4.29	17.6	21.0	13.0	2.09	16.6	تحصیلات (سال)
–	–	–	–	–	2560	2187	107	2366	درجه بین المللی شطرنج
–	–	–	–	–	14.0	4.0	3.08	7.9	سن آغاز بازی شطرنج برحسب سال
–	–	–	–	–	31.0	8.0	6.58	19.7	تجربه بازی شطرنج برحسب سال
–	–	–	–	–	52000	2496	14416	13231	زمان کلی شطرنج بازی کردن برحسب ساعت
0.85	36.0	23.0	3.25	28.5	35.0	20.0	5.08	28.3	ماتریسهای مدرج پیشرفته راون
0.83	21.0	9.0	3.23	13.1	23.0	5.0	5.07	12.8	عمل چرخش ذهنی (نسخه  )
0.37	8.0	5.0	0.95	6.1	8.0	5.0	0.97	6.3	آزمون بلوک زنی (امتیاز بلوک آنی)
0.22	1517.6	991.1	136.9	1223.9	1473.6	1076.0	100.5	1271.1	حجم درونی جمجمه سانتی (متر مکعب)
0.28	301.8	228.5	19.8	255.4	312.7	238.0	20.0	262.3	حجم کلی ماده خاکستری کورتکس چپ (سانتی متر مکعب)
0.24	310.1	228.1	20.7	257.9	316.5	239.8	21.0	265.8	حجم کلی ماده خاکستری کورتکس راست (سانتی متر مکعب)
0.052	1226.5	922.7	74.06	1063.4	1249.3	1015.3	57.97	1105.7	مساحت کلی سطح کورتکس چپ (سانتی متر مربع)
0.065	1235.2	924.7	74.47	1070.0	1240.0	1028.1	60.05	1110.6	مساحت کلی سطح کورتکس راست (سانتی متر مکعب)
0.40	2.847	2.367	0.111	2.607	2.732	2.427	0.103	2.578	میانگین ضخامت لایه کورتکس چپ (میلیمتر)
0.47	2.830	2.376	0.118	2.617	2.775	2.423	0.109	2.591	میانگین ضخامت لایه کورتکس راست (میلیمتر)
0.16	304.3	221.7	26.8	261.0	325.0	232.3	22.7	272.2	حجم کلی ماده سفید کورتکس چپ (سانتی متر مکعب)
0.16	307.2	225.0	26.2	262.1	330.2	234.1	23.5	273.4	حجم کلی ماده سفید کورتکس راست (سانتی متر مکعب)
0.10	1003.4	751.2	67.3	895.0	1028.6	835.9	46.9	925.9	مساحت کل ماده سفید کورتکس چپ (سانتی متر مربع)
0.11	1023.8	759.7	65.5	902.3	1032.9	841.0	51.7	932.4	مساحت کل ماده سفید کورتکس راست (سانتی متر مربع

درجه و فاکتور SENSE برابر ½. زمان اسکن در حدود 8 دقیقه درهر اسکن بود. سه اسکن MRI متمرکز T₁ تنظیم و تعدیل شدند تا یک تصویر واحد با درجه افزایش یافته سیگنال به سروصدا و تفاوت به سروصدا، بدست آید. دو تصویر برداری متوالی تشدیدی انتشاری از نوع اکوچرخشی و اکو یک سطحی (Spin- echo , echo Planar) روی مغز تمام چهل نفر شرکت کننده در آزمایش انجام شد.

برشها به شکل سطح افقی با یک وضوح فضایی احیا شده و اندازه گیری شده به مقدار  میلی متر مکعب بدست آمد (ماتریکس  پیکسل، 75 عدد برش). متغیرهای تصویر برداری بیشتر از این قرار بودند: زمینه دید (FOV) برابر  میلی متر مربع، زمان اکو (TE) برابر 55 میلی ثانیه، زمان تکرار (TR) معادل 13472 میلی ثانیه زاویه چرخش برابر 90 درجه و فاکتور SENSE (SF) برابر 1/2 . انتشار در 32 جهت مختلف با یک ارزش b (b-Value) برابر 1000 ثانیه در میلی متر مربع بعد از یک حجم غیر انتشاری تشدیدی مرجع اندازه گیری شد.

زمان اسکن در حدود 10 دقیقه در هر توالی بود. اسکنهای بدست آمده از دو توالی DTI تنظیم و تعدیل شدند تا داده های تشدیدی انتشاری با یک نسبت سیگنال به سروصدای افزایش یافته حاصل شوند.

2ـ4. ریخت سنجی حجم محور (Voxel- based) ـ آنالیز حجم احتمالی ماده خاکستری.

تفاوتهای بین گروهی در حجم ماده خاکستری با استفاده از ریخت سنجی حجم محور (VBM) مورد ارزیابی قرار گرفتند (A Shburner, Friston, 2000, Good et al., 2001) اسکنهای MRI از نوع تشدیدی T₁ بوسیله FSL- VBM آنالیز شوند (Douaud et al. 2007) که این وسیله یک پروتکل VBM بهینه سازی شده (Good et al. 2001) است که توسط نسخه پنجم کتابخانه نرم افزاری FMRIB ایجاد شد (Smith et al., 2004) در ابتدا، تصویرهای ساختاری که از مغز استخراج شده و به گروههای بافتی متفاوت تقسیم شده بودند قرار داشتند قبل از اینکه با استفاده از ثبت غیرخطی در محدوده استاندارد MNI 152 ثبت شوند. تصاویر بدست آمده، تعدیل و در امتداد محور X چرخانده شدند تا یک الگوی ماده خاکستری مخصوص آزمایش و متقارن از سمت چپ و راست ایجاد شود.
در مرحله دوم، همه تصاویر ماده خاکستری اختصاصی بشکل غیرخطی برای این الگوی مخصوص تحقیق ثبت شدند و بدلیل عنصر غیرخطی مربوط به تغییر شکل فضایی، برای انبساط (یا انقباض) محلی، تعدیل و اصلاح شدند. پس تصاویر تعدیل شده ماده خاکستری با استفاده از یک کرنل گواسیان (Guassian Kernel) همسانگرد (ایزوتروپس) به تعداد سیگمای 5 میلی متر (برطبق یک کرنل با عرض کلی بمقدار نصف حداکثری در حدود 5/11 میلی متر) صاف شدند. ما تحلیل آماری را به ساختارهای کورتکسی و زیر کورتکس که بشکل خاص و یا حداقل شکلی متفاوت درگیر بازی کردن شطرنج هستند محدود کردیم. این ساختارها در برگیرنده هسته دُمی (Duan et al- 2013 wan et al, 2011)، قسمت کوچک آهیانه فوقانی (Atherton et al- 2003) قسمت کوچک آهیانه زیرین شامل چین مغزی گوشه دار، چین حاشیه ای فوقانی (قسمت جلویی و عقبی)، و درپوش آهیانه ای (Amidzic- et al- 2001) ( Nichelli et al. 1994, Bilalic et al 2010-2011. Atherton et al 2003)، محل اتصال پس سری و گیجگاهی (Bilalic et al 2010, 2011)، محل اتصال آهیانه و پس سری (Nichelli et al 1994)، پریکونوس (Precuneus) [wanet al, 2011، قسمت مخ ناحیه پس سری و کورتکس کالکارین درونی (Intracal carine)  [Nichelli et al. 1994، چین دوکی (نوحی پس سری و گیجگاهی) (Bilalic et al, 2010 , 2011)، و کورتکس پیش حرکتی (Nichelli et al 1994, Atherton et al,. 2003) بودند.

لایه کورتکس کمربندی جلویی همچنین بدلیل نقش مهمش در تشخیص خطا که یک عمل شناختی مهم برای بازی شطرنج است، مورد بررسی قرار گرفت. الگوهای این نواحی مورد نظر از اطلس بافت شناسی جولیچ (Juelich) (کورتکس پیش حرکتی)، و اطلس ساختاری زیر کورتکس (هسته دُمی) و کورتکسی آکسفورد ـ هاروارد گرفته شدند همانگونه که در FSL بکار گرفته شدند.

گرچه هسته دُمی (Caudate nucleus) در تحلیل VBM لحاظ شده است و بعنوان سطح حجم محوری عمل می کند، ما همچنین هسته دمی را بشکل کلی با استفاده از روش تقسیم زیر کورتکسی و کاملاً خودکار، همانطور که در مجموعه نرم افزاری Surfer رایگان اشاره شده است مورد بررسی قرار دادیم که حجم کلی هسته دمی را برایمان فراهم می کند. برای نفی کردن این موضوع که تفاوتهای مغزی محلی با تفاوتهای مغزی جهانی در آمیخته شده اند، ما همچنین مقیاسهای مغزی جهانی را مثل حجم درونی جمجمه، مساحت و حجمهای ماده سفید خاکستری نیم کره ای و همینطور ضخامت کورتکس با بکارگیری روش استاندارد Free Surfer ، را محاسبه کردیم.

2ـ5. تحلیل میانگین و ناهمسانگردی () جزئی و انتشارپذیری محوری و شعاعی.

در اینجا ما آمار فضایی منطقه ای را با استفاده از ابزار FSL (کتابخانه نرم افزاری FMRIB) (Smith et al 2004) مانندFDT (جعبه ابزار انتشار FMRIB) (Behrens et al 2003)، بکار گرفتیم تا ناهمسانگردی جزئی (FA)، میانگین، و نقشه های انتشارپذیری محوری و شعاعی را ایجاد کنیم، FA، که یک نشانگر برای یکدستی ماده سفید است، مقیاس برای درجه برتری مستقیم انتشار آب است (Basser, Mattiello, LeBihan, 1994).

انتشار پذیری میانگین، مقدار متوسط سه عدد مقدار مشخصه () تشدید کننده انتشار است و نشاندهنده مقدار انتشار غیروابسته به جهت انتشار است. انتشار پذیری محوری که یک متغیر بازگو کننده جهت اصلی انتشار در ماده سفید است (Song et al, 2002)، با استفاده از اولین مقدار مشخصه () تشدید کننده انتشار، تخمین زده شد.

انتشار پذیری محوری، بیشتر، خصوصیات غشای آکسونی را نشان می دهد تا خصوصیات میلین را. دومین و سومین مقدار مشخصه، معدل گیری و بعنوان انتشار پذیری شعاعی در نظر گرفته شدند ()2/(Basser et al, 1994, Song et al, 2002)، که ترجیحاً یک نشانگر برای خصوصیات غلافهای میلین است تا خصوصیات غشای آکسونی.

مراحل زیر انجام شدند: جریان چرخشی و اصلاحات حرکت سر با استفاده از وسیله EDDY-CORRECT مربوط به FDT بکار برده شدند. یک الگوی مغزی دودویی (binary) فردی مطابق تصاویر غیر انتشاری متمرکز با استفاده از BET (وسیله استخراج مغزی) ایجاد شد. تشدیدکننده ها با استفاده از وسیله DTIFIT بعد از اینکه بردارهای b (b-vectors) برای چرخشهای نشان داده شده توسط اصلاح حرکت سر تنظیم شدند، بر روی داده ها منطبق شدند.

ثبتهای فضایی خطی و غیرخطی مربوط به نقشه FA داخل یک فضای استریوتاکتیک استاندارد (فضای MNI توسط الگوی FMRIB58-FA نشان داده شد.) با استفاده از ابزارهای ثبت  FSL(FNIRT, FLIRT) بکار گرفته شدند. این تغییر شکلها، سپس روی میانگین و نقشه های انتشارپذیری شعاعی و محوری با بکارگیری ابزار TBSS-NON-FA، اعمال شدند.

سپس تصاویر FA که با میانگین همه افراد مورد آزمایش تنظیم شده بودند ایجاد شدند و بعداً با بکارگیری تکنیکهای پردازشگر تصویری استاندارد واضح تر شدند تا یک چارچوب FA میانگین که نشاندهنده مراکز مجاری اصلی و مشترک در گروه آزمایش شوندگان بود، ایجاد گردد. هر داده FA تنظیم شده با آزمایش شونده، سپس بشکل عمود بر جهت مجرای موضعی، روی این چهارچوب اعمال می شود طوری که مقادیر FA اعمال شده، از مراکز مجاری تصویر FA اصلی، گرفته می شوند. (Smith et al. 2007).

سپس این نقشه ها در تحلیل آماری بکار رفتند (پایین را ملاحظه کنید) برای محدود کردن تحلیل آماری به مجاری فیبری، که نواحی ماده خاکستری مرتبط با بازی کردن شطرنج را با هم مرتبط می کند (بالا را ملاحظه کنید)، ما از نقشه های احتمال مربوط به کلاف عصبی طولی فوقانی (ناحیه گیجگاهی و کمانی) و قسمت کمربندی (قسمت مربوط به هیپوکامپوس و کمربندی) که از اطلس مجرا نگاری ماده سفید JHU (دانشگاه Johns Hopkins university) و بکار گرفته شده در FSL ، استخراج شده بودند، استفاده کردیم. نقشه های احتمال مورد نظر درون یک پوشش منفرد وارد و ترکیب نشدند.

2ـ6. ریخت سنجی سطح محور (برپایه سطح) ـ تحلیل ضخامت کورتکسی بازسازی سطح کورتکسی

بازسازی سطح کورتکسی، تقسیم بندی کورتکسی و تقسیم بندی حجم سنجی زیر کورتکسی با نرم افزار Free- Surfer (نسخه 0/3/5) که قابل استناد و بشکل آنلاین در دسترس است، انجام گرفتند (http://Surfer.nmr.mgh.har vard.edu) جزئیات تکنیکی این روشها در انتشارات قبلی توضیح داده شده اند (Fischl, Dale, 2000, Dale Fischl, Sereno-1999, Fischl et al 2001, 2004). اسکنهای MRI متمرکز بر T₁ ساختاری و سه بعدی بکار گرفته شدند تا مدلهای سطح کورتکسی هر آزمایش شونده، به منظور اندازه گیری ضخامت کورتکسی و مساحت سطح کورتکسی ساخته شوند. این روش کاملاً خودکار شامل تقسیم بندی ماده سفید کورتکسی (Dale et al. 1999)، موزائیکی کردن پیوندگاه GM/WM  (ماده سفید و ماده خاکستری)، گسترش و بزرگنمایی الگوهای موزائیکی سطح چین خورده (1999, Fischl, Sereno, Dale) و تصحیح خودکار نقصهای مکانشناختی (topological) در یافته های نهایی بود (Fischl et al, 2001).
این سطح مورد نظر، سپس بعنوان نقطه شروع برای یک الگوریتم سطحی و متغیر شکلی استفاده شده این الگوریتم برای یافتن سطوح نرم شامه ای ((CSF) مایع مغزی نخاعی GM/GMWM) و GM/WM با دقت کمتر از یک میلیمتر طراحی شده بود (Fischl, Dale, 2000) روشهای اندازه گیری ضخامت کورتکسی برخلاف تحلیل بافت شناختی (Rosas- Cholua et al, 2013) و مقیاسهای دستی (Salat et al, 2004 , Kuperberg et al, 2003) مورد تایید قرار گرفتند. این روش، از اطلاعات پیوستگی و شدت مربوط به سطوح در شیوه تغییر شکل (de Pormation) استفاده می کند تا مکانهای سطحی را برای مناطقی که در آن تصویر MRI مبهم است، دستکاری می کند. (Fischle, Dale, 2000).
برای هر آزمایش شونده، ضخامت کورتکسی نوار کورتکسی روی یک الگوی مشبک (grid) با یک میلیمتر فاصله بندی در امتداد عرضی هر دو نیمکره و با ضخامت تعریف شده توسط کوتاهترین مسافت بین GM/WM و مدلهای سطحی نرم شامه ای (pial)، محاسبه شد. نقشه های ضخامت ایجاد شده، به وضوح حجمی تصویر محدود نمی شوند و بنابراین برای تفاوتهای زیر یک میلیمتری بین گروهها حساس هستند. (Fischl, Dale 2000). راهی که در آن وضوح نقشه های ضخامت کورتکسی، فراتر از وضوح نمونه کسب شده اصلی می رود، بشکل مفهومی شبیه یک روش تصحیح حجم نسبی (متعارف) است.کورتکسی در مقیاس فضایی چند میلی متری صاف است که بعنوان یک الزام توسط Free Sufer برای تخمین موقعیت سطح مورد نظر با دقت زیر حجمی، در نظر گرفته می شود. برای نمونه، اگر یک حجم (Voxel) داده شده، تاریکتر از GM مجاور آن است، احتمالاً شامل CSF بیشتر است و بنابراین مدل سطح مورد نظر در وضعیت متفاوت تری نسبت به Voxelهای مجاوری است که روشن تر و در نتیجه احتمالاً شامل wm  بیشتری هستند.
ضخامت کورتکسی، مساحت سطح و اندازه های حجمی برای سطح افزایش یافته بازسازی مغز هر شرکت کننده ترسیم شدند و در نتیجه مشاهده داده ها در امتداد سطح کورتکسی کامل (gyri, Sulci) میسر شد، بدون اینکه این داده ها توسط چین خوردگی کورتکسی نادیده گرفته شوند. داده ها دوباره برای همه آزمایش شوندگان نمونه برداری شدند و به شکل یک سیستم هماهنگ کروی مشترک درآمدند (Fischle, Sereno, Tootell, Dale, 1999) سپس نقشه های ضخامت کورتکسی که قله مانند و برپایه سطح بودند، برای هر نیمکره و شرکت کننده محاسبه شدند. برای تحلیل قله ای و کلی مغز، داده های مورد نظر براساس موزائیک بندی سطحی با استفاده از یک روش معدل گیری نزدیکترین مجاور تکراری، شفاف شدند که در آن 139 تکرار روی نیمکره چپ و138 تکرار روی نیمکره راست، مطابق با یک کرنل (Kernel) شفاف ساز انتشاری و برپایه سطح و دو بعدی، و با یک FWHM در حدود 15 میلیمتر، انجام شد. این نقشه ها برای تحلیل آماری و کلی مغز مورد استفاده قرار گرفتند. (ادامه را ملاحظه کنید).

2ـ7. تحلیلهای آماری

2ـ7ـ1. ریخت سنجی حجم محور (Voxel-based) و تصویرگر تشدیدی انتشار.

برای داده های VBM و DTI، مدلهای خطی جامع (GLM) با استفاده از روشهای آماری غیر پارامتری و براساس دگرگونی کامل. (Hayasaka, Nichols, 2003, Nichols, Holmes 2002) که همچنین مقایسات چندگانه و در امتداد فضا را اصلاح می کنند (ابزار نشانگر تصادفی/ FS)، بکار گرفته شدند.

احتمال خطا روی عدد p کمتر از 05/0 تنظیم شد که در ارتباط با مقایسات چندگانه با استفاده از 5000 تغییر اساسی در همه تحلیلها، قرار داشت.

این روش غیر پارامتری و برپایه تغییر اساسی که همچنین برای اصلاح مقایسات چندگانه در امتداد فضا بکار می رود، توزیع خنثی را با تغییر عضویت گروه آزمایش شونده بشکل تصادفی، نتیجه می دهد. بازیکنان شطرنج و افراد گروه شاهد با توجه به حجم ماده خاکستری احتمالی محلی (موضعی) (VBM)، FA محلی (موضعی)، میانگین، و انتشار پذیری شعاعی و محوری (DTI)، مقایسه شدند. درگروه شطرنجبازان، درجه بین المللی، سن شروع شطرنجبازی، سالهای تجربه شطرنجبازی و کل ساعتهای آموزش، شطرنج در طول عمر با ندازه های موضعی مغز (بدست آمده از تحلیلهای VBM و DTI) در ارتباط بودند. همانطور که گفته شد، ما تحلیلهای آماری را به نواحی موردنظری که قبلاً شرح دادیم، محدود کردیم. مختصات حداکثری خوشه ها که گزارش شدند در فضای استریوتاکتیک موسسه عصب شناختی مونترال (MNI) موجودند.

2ـ7ـ2. ریخت سنجی سطح محور (برپایه سطح Sur face-based)

برای تحلیل داده های SBM مربوط به کل مغز و از بعد اکتشافی و تأییدی، یک آمار پارامتری و برپایه GLM در Free Surfer (ابزار MRI- GLMFIT) بدون اعمال تکنیک TFCE (مورد استفاده در تحلیلهای VBM و DTI) بکار گرفته شد. اگرچه داده های SBM که در تحقیق کنونی گزارش شده، برای مقایسات چندگانه در تصحیح نشده اند، ما خوشه های موجود در شبیه سازی مونت کارلو و برپایه وسعت خوشه و 5000 تغییر اساسی را با استفاده از ابزار MRI- GLMFIT مربوط به Free Surfer نشان دادیم. در اینجا، میدانه های Z (z-helds) تصادفی ساختگی ایجاد، شفاف و سپس بشکل آماری آزمایش شدند تا ارزیابی کنیم که چند بار خوشه های نهایی و بشکل تصادفی تولید شده به اندازه خوشه های حقیقی رسیده و یا از آن فراتر می روند.

احتمال خطا در هر دو تحلیل تصحیح شده و تصحیح نشده روی عدد P کمتر از 05/0 تنظیم شد. در تحلیل تصحیح نشده، ضمناً یک آستانه وسعت خوشه را که فقط خوشه های با اندازه بزرگتر از 200 میلی متر را در نظر می گیرد، بکار بردیم. اندازه این آستانه خوشه ای بشکل قراردادی تعیین شد. با ترکیب یک آستانه بلندی با یک آستانه وسعت خوشه، در مقابل یافته های کاذب محافظت می شویم، زیرا مثبت کاذب ها (false positives) در فضا خوشه نمی شوند.

 

 

2ـ7ـ3. ویژگیهای مغزی از بعد جمعیت شناس، رفتاری و جهانی.

برای مقایسه اندازه گیریهای مغزی از بعد جمعیت شناسی، رفتاری و جهانی بین گروهها (آزمونهای t مستقل) و همینطور برای ارتباط میان درجه بین المللی شطرنج و کل ساعات آموزشی و یادگیری شطرنج، رابطه اسپیرمن (Spearman Correlation) آمار  IBM SPSS(نسخه 20) مورد استفاده قرار گرفت (نیویورک و Armonk و یک شرکت IBM و spss). احتمال خطاها برای مقایسه اندازه گیری مغزی از بعد جمعیت شناسی، رفتاری و جهانی به منظور مقایسات چندگانه با استفاده از صحیح سازی بنفرونی (Benferroni) تصحیح شدند. اگر طور دیگری تصریح نشده باشد، احتمال خطا بشکل دو دامنه ای در نظر گرفته می شود. بجای رابطه پیرسون (Pearson’s Correlation)، رابطه اسپیرمن (Spearman’s Correlation) در جاییکه فرضهای پارامتری معین نشدند، مودر استفاده قرار گرفت.

3ـ نتایج

3ـ1. ویژگیهای مغزی از بعد جمعیت شناسی، رفتاری و جهانی

ویژگیهای مغزی از بعد جمعیت شناسی، رفتاری و جهانی در جدول 1 خلاصه شده اند. هیچ تفاوت مهمی بین شطرنجبازان ماهر و افراد گروه شاهد با توجه به سن، تحصیلات و عملکرد، در آزمون ماتریسهای مدرج پیشرفته راون (Raven, 1998) و آزمون بلوک زنی (block- tapping) (Schellig, 1997) وجود نداشت و همینطور با توجه به حجم درون جمجمه ای، کل مساحت سطحی و حجم ماده سفید و خاکستری کورتکس چپ و راست و میانگین ضخامت کورتکس که توسط آزمون های تی (t- tests) برای نمونه های مستقل نشان داده شد هیچتفاوت مهمی به چشم نخورد.

با توجه به ساعات آموزش شطرنج به شکل هفتگی و در طول عمر، چهار شطرنجباز ماهر مقادیر حداکثری را نشان دادند. بنابراین یک روش برای داده های تنظیم شده براساس رتبه به نام رابطه اسپیرمن(Spearman’s Correlation) برای ارتباطات در بردارنده این دو متغیر بکار گرفته شد، چرا که انواع دورتر باعث انحراف آزمونهای غیرپارامتری نمی شوند. درجه بین المللی شطرنج بشکل ضعیف اما مثبتی، با مدت زمان صرف شده جهت آموزش شطرنج در هفته (رابطه اسپیرمن یک دامنه ایو) مربوط بود، و همینطور با ساعات آموزش شطرنج در طول عمر (رابطه اسپیرمن و، یک دامنه ای)، اما این رابطه ها به حد اهمیت آماری نرسیدند (قسمت 4 را ملاحظه کنید). درجه بین المللی شطرنجبازان بشکل معنی داری با سن شروع شطرنجبازی (رابطه پیرسون، یک دامنه ای و ) و نیز سالهای تجربه شطرنجبازی (رابطه پیرسون یک دامنه ای  و) در ارتباط نبود.

3ـ2. تفاوتهای گروهی در حجم ماده خاکستری برپایه احتمالات (VBM) و انتشارپذیری ماده سفید (DTI)

حجم ماده خاکستری شطرنجبازان در مقایسه با افراد گروه شاهد در یک خوشه واقع در OTJ چپ (شکل  و جدول 2)، کاهش یافته بود.

 

شکل 1 :   مناطق دارای ساختار ماده سفید و خاک

ستری تغییر یافته در شطرنجبازان که در این شکل نشان داده شده اند شامل خوشه های با میانگین انتشارپذیری افزایش یافته (قرمز ـ زرد) در کلاف عصبی طولی فوقانی چپ (SLF, A) و حجم ماده خاکستری احتمالی و کاهش یافته (آبی ـ آبی روشن) در پیوندگاه گیجگاهی و پس سری (OTJ) چپ در شطرنجبازان است که با افراد گروه شاهد مقایسه شده. نواحی موردنظر بکار رفته برای تحلیل آماری با رنگ سبز و سبز روشن نشان داده شده اند. نوارهای رنگی، احتمال خطای آنها را نشان می دهند که برای مقایسات چندگانه تصحیح شده است. (برای تفسیر مرجعها براساس رنگ نمایش داده شده در این شکل مطالعه کننده را به نسخه تحت وب این مقاله ارجـــاع می دهیم).

هیچ خوشه ای با حجم ماده خاکستری افزایش یافته در شطرنجبازان در مقایسه با افراد گروه شاهد وجود نداشت. یک تحلیل کلی مغز هیچ خوشه اضافی که از نظر آماری با ارزش و شامل تغییرات حجمی ماده خاکستری باشد را نشان نداد (زمانیکه صحیح سازی برای مقایسات چندگانه اعمال شد) و خوشه ای در قسمت OTJ چپ (بالا را ملاحظه کنید) فقط مقدار کمی از احتمال خطای P معادل 072/0 را در کل مغز مقایسه شده با P  معادل 041/0 در رویکرد ROI ، بروز داد. این نکته را باید بیاد داشته باشیم که زمانی که یک تحلیل کلی مغز را بکار می بریم تعداد زیادی از نواحی مغزی که هیچ پیش فرضی برای آنها نداشتیم، با تحلیل آماری مورد بررسی قرار می گیرند که قدرت آماری را کاهش می دهد.

انتشار پذیری میانگین شطرنجبازان در مقایسه با افراد گروه شاهد در خوشه ای واقع در کلاف عصبی طولی فوقانی چپ افزایش یافت بود (شکل 1 A، جدول 2) هیچ خوشه ای با انتشار پذیری میانگین کاهش یافته در شطرنجبازان مقایسه شده با گروه شاهد وجود نداشت. همچنین هیچ تفاوت مهمی بین گروهها از نظر FA و انتشار پذیری های شعاعی و محوری وجود نداشت. تحلیلهای کلی مغز، هیچ خوشه اضافی را که از نظر آماری مهم بوده و شامل مقادیر انتشار پذیری تغییر یافته باشد (در زمان اعمال صحیح سازی برای مقایسات چندگانه) آشکار نساخت.

نواحی با انتشار پذیری میانگین افزایش یافته و حجم ماده خاکستری احتمالی کاهش یافته در شطرنجبازان در مقایسه با افراد گروه شاهد
			24	-43	-38	0.035	729	A	انتشار پذیری میانگین افزایش یافته
									کلاف عصبی طولی فوقانی چپ (زیر چین فوق کناری)
									حجم ماده خاکستری کاهش یافته
			4	-44	-52	0.041	44	B	OTI  چپ

مقادیر ارزشی P برای مقایسات چندگانه تصحیح شدند و به این منظور از آزمون غیر پارامتری برپایه تغییر اساسی و در امتداد فضا

3ـ3. ارتباطات بین پارامترهای مربوط به شطرنج و حجم ماده خاکستری (VBM) و انتشار پذیری ماده سفید (DTI).

در نواحی مورد نظر، هیچ خوشه ای، ارتباطات (مثبت یا منفی) مهم بین حجم ماده خاکستری موضعی و احتمالاتی از یک طرف و درجه بین المللی، سن شروع شطرنجبازی، سالهای آموزش شطرنج و کل ساعات آموزش و بازی شطرنج در طی عمر، از طرف دیگر، وجود نداشت.

با این وجود، در زمان بازگردانی این اندازه های رفتاری در برابر پارامترهای مشتق شده از DTI (FA، میانگین، و انتشار پذیری محوری و شعاعی) چندین خوشه با ارتباطات منفی یافت شدند. درجه بین المللی شطرنج بطور معکوس با انتشار پذیری میانگین در دو خوشه واقع در کلاف عصبی طولی فوقانی راست در ارتباط بود (شکل  و جدول 3). هر دو خوشه در ماده سفید نهفته در چین فوق کناری راست قرار داشتند. در همان منطقه، انتشار پذیری محوری بشکل معکوس با درجه بین المللی شطرنج رابطه داشت (شکل  و جدول 3)، که نشانگر این مطلب است که تفاوتهای مربوط به انتشار پذیری میانگین بیشتر تحت تأثیر تفاوتهای نوع محوری است تا نوع شعاعی.

همان خوشه که یک رابطه معکوس بین درجه بین المللی شطرنج و انتشار پذیری میانگین در کلاف عصبی طولی فوقانی راست را آشکار ساخت، همجنین یک رابطه معکوس را میان ساعات آموزش و بازی شطرنج در طول عمر و انتشار پذیری میانگین نشان داد (شکل  و جدول 3)، گرچه درجه بین المللی و ساعات آموزش و بازی شطرنج در طول عمر فقط بطور متوسط با هم در ارتباطند.

هیچ رابطه مثبتی بین میانگین یا انتشارپذیری محوری از یک طرف و درجه بین المللی، سن شروع شطرنجبازی، سالهای آموزش شطرنج و ساعات آموزش و بازی شطرنج در طول عمر از طرف دیگر وجود نداشت. هیچ رابطه مهمی (مثبت یا منفی) بین اندازه های رفتاری از یک طرف و FA و انتشار پذیری شعاعی از طرف دیگر یافت نشد. هیچکدام از تحلیلهای کلی مغز برای این رابطه ها انجام نشد.

3ـ4. تفاوتهای گروهی در ضخامت کورتکسی (SBM)

تحلیل کلی مغز از نوع تاییدی و اکتشافی جهت تفاوتهای ضخامت کورتکسی، فقط خوشه های با ضخامت کورتکسی کاهش یافته در شطرنجبازان را در مقایسه با مردان گروه شاهد، بطور عمده در نواحی گیجگاهی ـ پس سری و آهیانه شامل OTJ مورد نظر، آشکار ساخت.

جالب ترین خوشه ها آنهایی هستند که در OTJ راست و چپ، در پریکوینی (prcun) چپ و راست و همینطور نمونه موجود در چین فوق کناری چپ (SMG) یافت شوند (شکل 3). خوشه موجود در OTJ راست تنها نمونه از همه خوشه های نشان داده شده در شکل 3 است که بعنوان تصحیح خطای وسعت خوشه به منظور مقایسات چندگانه باقی می ماند. خوشه های بیشتر با ضخامت کورتکسی کاهش یافته در شطرنجبازان مقایسه شده با گروه شاهد، در وسط چین گیجگاهی، شیار گیجگاهی زیرین، قطب گیجگاهی، چین جلویی فوقانی، کونئوس (Cuneus)، چین پس سری میانی، چین زیرین مرکزی و قسمت عقبی شیار سیلویان (Sylvian) نیمکره چپ قرار داشتند.

در نیمکره راست، خوشه ها در شیار گیجگاهی فوقانی و زیرین، چین گیجگاهی فوقانی، اُپرکولاریس پارس (pars opercularis)، نواحی پس سری، و قسمت حاشیه ای شیار کمربندی قرار داشتند (شکل 3). بدلیل اینکه ما یک تحلیل کلی مغزی تصحیح نشده برای مقایسات چندگانه را در رویکرد SBM خومان بکار گرفتیم و هیچ پیش فرضی با گرایش بسمت نواحی مغزی خارج از نواحی مورد نظرمان نداشتیم (بالا را ملاحظه کنید)، این مناطق را مورد بحث بیشتر قرار نمی دهیم.

تحلیلهای بیشتری بطور واضح برای تأیید اهمیت این مناطق ضروری هستند، قبل از اینکه هر نتیجه گیری معنی  داری بدست آید.

3ـ5. حجم هسته دُمی (Caudate nucleus)

حجمهای میانگین مربوط به هسته دُمی چپ (میانگین/انحراف معیار: شطرنجبازان  میلیمتر مکعب و مردان گروه شاهد) و هسته دُمی راست (شطرنجبازان  مردان گروه شاهد)، بشکل معنی دار در بین گروهها متفاوت نبودند (دُم چپ:  و دُم راست:، تحلیل کو واریانس (Covariance) صحیح سازی شده برای حجم کل ماده خاکستری). هیچ رابطه مهمی بین درجه بین المللی شطرنجبازان و حجم هسته دمی چپ یا راست آنها (رابطه پیرسون (دُم چپ  و) (دُم راستو)، وجود نداشت و همچنین حجمهای هسته دُمی چپ و راست موردنظر با سن شروع شطرنجبازی ارتباط نداشتند (بترتیبووو).

با این وجود حجمهای هسته دُمی چپ و راست بشکل معکوس با سالهای تجربه شطرنجبازی (بترتیبووو) مربوط بودند که نشاندهنده این است که سالهای بیشتر تجربه با حجمهای هسته دمی کوچکتر در ارتباط است. از آنجاییکه سن و سالهای آموزش و تجربه بازی شطرنج عمیقاً درهم آمیخته اند (و)، این موضوع که آیا اثر گزارش شده ناشی از تجربه شطرنجی یا سن آنست، مبهم باقی می ماند. با این وجود، توانستیم نشان دهیم که یک اثر مربوط به تجربه شطرنجی وجود دارد که فراتر از اثر سنی می باشد. برای روشن کردن این موضوع، در ابتدا ارتباط بین سن و حجم دُمی را برای هر گروه شکل جداگانه محاسبه کردیم.

برای شطرنجبازان، قویاً و بشکل منفی به حجم دُمی چپ ( و) و همچنین به حجم دُمی راست (و ) مربوط بود، در حالیکه در آزمایش شوندگان گروه شاهد، سن شکل معنی د اری به حجمهای دُمی (دُم چپ:    و دُم راست:   و  ) مربوط نبود.

بنابراین برای اینکه ببینیم تفاوتهای مربوط به ضرایب همبستگی بین شطرنجبازان و مردان گروه شاهد از لحاظ آماری بشکل معنی داری با هم فرق دارند از تبدیل r به  z  فیشر (Fisher’s r-to-z-trans- formation) برای محاسبه استفاده کردیم. هر دو تفاوت در ضرایب همبستگی برجسته و معنی دار بوده و نشانگر آنند که یک تاثیر مربوط به سالهای تجربه شطرنجی بر روی حجم دُمی وجود دارد که فراتر از تأثیر سن می باشد.

 

 

 

4ـ بحث و نتیجه گیری

هدف این پژوهش، شناسایی خصوصیات کالبد شناختی ویژه مربوط به مغز شطرنجبازان است. تحلیل ما بوسیله سه فرضیه ویژه و برپایه آزمایشات تصویر برداری عصبی قبلی انجام گرفته با شطرنجبازان ماهر و مبتدیان شطرنج، هدایت شد. ما فرض کردیم که مغز شطرنجبازان خصوصیات کالبد شناختی ویژه ای را نشان خواهد داد که این خصوصیات در نواحی زیر هستند:

1) نواحی مغزی مرتبط با اعمال شناختی سنگین تر در یک شبکه کورتکسی پخش شده شامل، نواحی آهیانه، جلویی و گیجگاهی 2) در نواحی مغزی درگیر در کار شناخت اشیا و ارتباط آنها (مثلاً : OTJ و چین دوکی) و  3) و سرانجام در هسته دُمی. به منظور شناسایی این خصوصیات ویژه، سه تکنیک تصویر برداری عصبی متفاوت را بکار بردیم: 1) VBM برای توصیف تفاوتهای حجم ماده خاکستری از نظر احتمالات 2) SBM  برای شناسایی تفاوتها از نظر ضخامت کورتکسی و  3) DTI برای بررسی تفاوتها در ساختار ماده سفید.

4ـ1. نواحی مغزی که در شطرنجبازان از نظر ساختاری تغییر یافتند.

در تحلیل گروهی خودمان، ما تنها تفاوتهای خیلی کمی را بین شطرنجبازان و افراد گروه شاهد، حجم ماده خاکستری کاهش یافته و ضخامت کورتکسی کاهش یافته به شکل دوسویه در OTJ وجود داشت. بعلاوه، شطرنجبازان مقایسه شده با گروه شاهد، انتشار پذیری میانگین افزایش یافته ای را در دو خوشه از کلاف عصبی طولی فوقانی چپ آشکار کردند. در کنار این تفاوتها، خصوصیات کالبد شناختی بیشتری که بین شطرنجبازان و گروه شاهد متفاوت باشند، حتی زمانیکه آستانه (سرحد) آماری کاهش داده شد، وجود نداشت. بنابراین، تفاوتهای کالبد شناختی اساسی در شبکه شناختی گسترش یافته و در بردارنده چندین ناحیه مغزی در قسمتهای آهیانه و پیشین مشاهده نشد.
همینطور تفاوتهایی را بین شطرنجبازان و گروه شاهد در قسمت هسته دُمی، مشاهده نکردیم. از اینرو نتوانستیم به نتیجه مشابه یافته های Duan et al (2012) برسیم که حجم های هسته دُمی کاهش یافته را در شطرنجبازان مقایسه شده با گروه شاهد شناسایی کرده بود. با این وجود، حجمهای هسته دُمی چپ و راست بشکل معکوس با سالیان تجربه شطرنجبازی مربوط بودند که بیانگر آنست که سالهای بیشتر تجربه با حجمهای هسته دُمی کوچکتر در ارتباط است. همبستگی های منفی در راستای یافته های گزارش شده توسط (2012) Duan et al هستند.
OTJ مورد نظری که برای آن، تنها تفاوت کالبد شناختی اساسی بین شطرنجبازان و افراد مبتدی را از نظر ضخامت کورتکسی ماده خاکستری مشخص کردیم، در تشخیص اشیاء و ارتباطات آنها نقش دارد. این ناحیه، زمانیکه شطرنجبازان پوزیسیونهای بازی شطرنج را بشکل بصری پردازش می کنند فعالسازی می شود. (Bilalic et al , 2010 , 2011). بیلالیک ات آل (Bilalic et al) این فعالسازیها را به برتری شطرنجبازان ماهر در ادراک شیی استفاده شده در حین ادراک محرکهای خاص شطرنجی مرتبط می داند. (مثلاً : وضعیتهای شطرنجی). OTJ مورد نظر یک ناحیه مغزی است که نه تنها درگیر ادراک محرکهای مربوط به شطرنج است، بلکه بیشتر درگیر فرایندهای ادراکی متفاوت و زیادی است که مستقیماً به ادراک شیی مخصوص شطرنج مربوط نیستند، مثلاً تماشای داستانهای تصویری ( Courtin et al, 2011)، و در زمان ادراک شکل (Wandell 2007 و Deutchو Dougherty و Ben-Shachar). با این وجود، وجه مشترک عام این فرایندهای ادراکی، ارتباط اطلاعات بصری با خصوصیات محرک شناختی بالاتر است. OTJ مقداری با ناحیه شیار گیجگاهی فوقانی پشتی (STS) همپوش است که این ناحیه نیز بعنوان یک منطقه مغزی اختصاصی برای یکپارچه سازی اطلاعات از ابعاد متفاوت شناخته می شود ( 2008و Knight وHein ).

پریکونئوس (قسمت آهیانه میانی) بنظر می رسد که نقش مهمی در بازی کردن شطرنج ایفا کند (2011 و Wan et al). اگرچه هیچ تفاوتی در پریکونئوس مربوط به تحلیل VBM خودمان در زمان صحیح سازی مقایسات چندگانه پیدا نکردیم، ولی مدرکی برای تفاوتهای ساختاری پریکونئوس در تحلیل SBM تصحیح نشده خودمان یافتیم که حاکی از آنست که ضخامت کورتکسی در پریکونئی چپ و راست شطرنجبازان در مقایسه با مردان گروه شاهد کاهش یافته بود (شکل 3) اهمیت پریکونئوس برای بازی کردن شطرنج در سطحی بالا، بیشتر توسط Duan et al شرح داده شده است.
این فرد یک غیر فعالسازی منتج از کار وسیعتری در ارتباط با  و در زمان حل مسئله شطرنج در شطرنجبازان ماهر مقایسه شده با مبتدیان را نشان داد (Duan et al. 2012) و همینطور یکپارچه سازی تقویت شده (ارتباط عملکردی) بین هسته دُمی و مناطقی از DMN شامل پریکونئوس در حالت استراحت را در شطرنجبازان ماهر مقایسه شده با مبتدیان آشکار ساخت (Duan et al, 2012). غیر فعالسازی DMN مورد نظر، قبلاً بعنوان تقسیم کار منابع شناختی به منظور تمرکز بیشتر روی وظیفه خاص و سرکوب افکار نامربوط و مزاحم شرح داده شده است (Fox et al, 2005). بدون شک و شبهه، بازی کردن شطرنج از اینگونه مکانیزم عصبی استفاده می کند. علاوه بر آن، ثابت شده است که تفاوتهای فردی در ارتباط عملیاتی حالت استراحت، فعالیت BOLD  منتج از کار را پیش بینی می کنند (Mennes et al 2010).

با جمع بندی مطالب، شطرنجبازان ماهر حداقل در سه منطقه مغزی (OTJ، هسته دُمی و پریکونئوس) ویژگیهای کالبد شناختی مخصوص را بروز می دهند که آشکارا مناطق مهمی در شبکه عصبی فعال شده در زمان بازی کردن شطرنج می باشند.

 

شکل 2 : وابستگی های بین انتشار پذیری محوری / میانگین و درجه بین المللی شطرنج و همچنین ساعت های آموزش شطرنج در طول عمر . خوشه های مربوطه ، با همبستگی های منفی ( آبی-آبی روشن ) بین درجه بین المللی و انتشار پذیری میانگین در کلاف عصبی طولی فوقانی راست ( SLF,A ) و بین درجه بین المللی شطرنج و انتشار پذیری محوری در SLF(B) راست ، در همان ناحیه مانند خوشه A . در این تصویر نشان داده شده اند .

کل ساعت های آموزش شطرنج در طول عمر که دارای همبستگی منفی با انتشار پذیری میانگین در SLF(C) راست هستند ، در همان ناحیه مانند خوشه های A و B در تصویر نشان داده شده اند . نواحی مورد نظر ( SLFچپ و راست ( مورد بررسی تحلیل آماری به رنگ سبز و سبز روشن نشان داده شده اند . نوار رنگی نشان دهنده احتمال خطای آلفا می باشد که برای مقایسه چندگانه اصلاح شده است ( برای تفسیر منابع بر پایه رنگ موجود در راهنمای تصویر ، به نسخه تحت وب این مقاله رجوع کنید ) .

جدول 3 و نواحی با همبستگی های منفی بین انتشار پذیری میانگین/ محوری ودرجه بین المللی شطرنج وهمچنین ساعت های آموزش شطرنج درطول عمر
وابستگی های بین	حرف در	عدد های	احتمال خطا	مختصات MNI
	شکل2	VOXEL		X	Y	Z
درجه بین المللی شطرنج و انتشار پذیری میانگین
کلاف عصبی طولی فوقانی راست ( زیر چین کناری فوقانی )	A	298	0.027	39	-31	33
کلاف عصبی طولی فوقانی راست ( زیر چین کناری فوقانی )	A	170	0.033	30	-33	41
درجه بین المللی شطرنج و انتشار پذیری محوری
کلاف عصبی طولی فوقانی راست ( زیر چین کناری فوقانی )	B	26	0.031	40	-37	33
ساعت های آموزش شطرنج درطول عمروانتشار پذیری میانگین کلاف عصبی طولی فوقانی راست ( زیر چین کناری فوقانی )	C	793	0.015	39	-32	33
مقادیر ارزشی p برای مقایسه های چندگانه با استفاده از آزمایش در امتداد فضا و بر اساس دگرگونی کامل و غیر پارامتریک اصلاح شده اند.( ابزار تصادفی ساز FSL  با 5000 تغییر اساسی )

 

شکل 3 :  نواحی با ضخامت کورتکس کاهش یافته در شطرنجبازان در یک تحلیل اکتشافی از کل مغز آشکار شد . خوشه های نشان داده شده در این تصویر با کورتکس کاهش یافته ( آبی- آبی روشن ) در پیوند گاه گیجگاهی پس سری ( OTJ ) چپ و راست ، پریکونئوس ( PrCun ) و چین کناری فوقانی ( SMG ) علاوه بر نواحی دیگر در شطرنجبازان مقایسه شده با مردان گروه شاهد ، می باشند . توجه کنید که تنها یک خوشه با ضخامت کورتکسی افزایش یافته ( قرمز – زرد ) در شطرجبازان وجود دارد . نوارهای رنگی ، نشاندهنده احتمال خطای آلفای اصلاح نشده برای مقایسه های چندگانه هستند . خوشهOTJ   راست تنها خوشه ای می باشد که اصطلاحات خطای اندازه را برای مقایسه های چندگانه فراهم می کند . ( برای تفسیر کردن منابع بر اساس رنگ موجود در راهنمای تصویر ، به نسخه تحت وب این مقاله رجوع کنید )

 

 

4ـ2. آیا بزرگتر بهتر است یا به میزان کمتری باهوش تر است؟

اما چرا این مناطق که آشکارا و قویاً درگیر کارشناسایی پوزیسیونهای شطرنجی هستند، از نظر حجم ماده خاکستری کوچکتر بوده و ضخامت کورتکسی کاهش یافته را در شطرنجبازان نشان می دهند؟ در واقع جواب دادن به این سؤال برپایه یافته های کنونی دشوار است چرا که چگونگی ارتباط بین ضخامت کورتکسی و حجم ماده خاکستری با عملکرد در وظایف روانشناختی، واضح نیست. بیشتر، اینطور بحث می شود که اندازه های ریخت سنجی کورتکسی (حجم ماده خاکستری یا ضخامت کورتکسی) بشکلی مثبت با عملکرد شناختی رابطه دارند.
این فرضیه (بزرگتر بهتر است) یا (ضخیم تر بهتر است) برای مثال در یافته های تقویت عملکرد مربوط به آموزش و افزایش های مربوط به ضخامت کورتکسی یا حجم ماده خاکستری بازتاب داده شده است (Janck , 2009 , May, 2011). همچنین پژوهشهایی وجود دارد که کاهش حجم ماده خاکستری یا ضخامت کورتکسی را پیامد عدم استفاده می دانند (Langer Jurcke 2012 و Simmen و Muller و Hanggi). پژوهشهای دیگر همبستگی مثبت بین ضخامت کورتکسی و همینطور حجم ماده خاکستری مقادیر و عملکرد روانشناختی را شناسایی کردند (Karama et al, 2011 و  Engvig et al, 2010 ).

از طرف دیگر، ضخامت کورتکسی معمولاً با افزایش سن (پیر شدن) تقلیل می یابد و این موضوع با کاهش عملیات شناختی همراه است (Rathi et al 2013). بنابراین کاملاً درست بنظر می رسد که اینگونه استدلال کنیم که ضخامت کورتکسی و حجم ماده خاکستری افزایش یافته با عملکرد بهتر در وظایف روانشناختی وابسته است.

در واقع این موضوع کمی بغرنج تر است از آنجاییکه بعضی از پژوهشها نشان داده اند که تقلیهای اعمال روانشناختی همچنین می تواند با ضخامت کورتکسی افزایش یافته، وابسته باشد. برای مثال، افراد دارای بیماری ناتوانی در تشخیص موسیقیایی مادرزادی (Congenital amusia) که با گروه شاهد سالم مقایسه شدند، ضخامت کورتکسی تقویت شده و حجم کاهش یافته ماده خاکستری را نشان می دهند (Hyde et al. 2007).

آزمایشات دیگر نشان دادند که درجه افز ایش ضخامت کورتکسی بیشتر از خود ضخامت صرف، با عملکرد شناختی بهتر وابسته است (در اینجا با هوش روانسنجی) (Shaw et al, 2006). آزمایشات ترکیب کننده ریخت سنجی با مقادیر روانشناختی اعصاب، همچنین نتایج غیر قاطعی را بطور نسبی آشکار کردند. برای نمونه، با بررسی کودکانی که بشکل طبیعی رشد می کنند، یک وابستگی منفی بین پاسخهای وابسته به سطح اکسيژن رسانی خون (BOLD) و ضخامت کورتکسی در نواحی آهیانه پیشین به هنگام یک کار املایی (orthographic task) نشان داده شد (2009 و Lu et al).

یک بررسی جدیدتر توسط آزمایشگاه خودمان نشان داد که یک کورتکس شنیداری نازکتر با دامنه های   بزرگتر نسبت به محرکهای صوتی (اندازه گیری شده توسط EEG) مربوط بود که یک پردازش نوروفیزیولوژیکی موثرتری را در کورتکس شنیداری متصل با کورتکس شنیداری نازکتر، بازتاب می دهد. (Liem, Zahle, Burkhard, Jancke, Meyer, 2012).

ویژگی میکروسکوپی هستند که می تواند در مراحل متفاوت در طی هستش زایی (ontogeny) تحت تأثیر قرار بگیرند. در ضمن نشان داده شده است که حجم ماده خاکستری و ضخامت کورتکسی که با روشهای MRI  اندازه گیری شدند توسط تأثیرات حسی اولیه، فرایندهای رشد و بلوغ تأثیرات وابسته به سن و همینطور تأثیرات کاربردی، تحت تأثیر قرار می گیرند. هر یک از این عوامل به احتمال بیشتر، حجم ماده خاکستری و ضخامت کورتکسی را بشکل متفاوتی تحت تأثیر قرار می دهد. برای نمونه، عنوان شده است که محرومیت حسی در طی دروان کودکی اولیه ممکن است باعث کاهش اساسی در حذف ارتباطات کورتکس ـ کورتکسی و کورتکس ـ تالاموس ـ کورتکسی بیش از حد که در طی دوران اولیه کودکی موجود است، شود. این عمل حذف و هرس کاهش یافته بواسطه محرومیت حسی باعث بقای بیشتر این ارتباطات انبوه و ایجاد یک کورتکس بصری ضخیم تر می شود.
این موضوع برای آزمایش شوندگان نابینا (مادرزاد یا در مراحل ابتدایی زندگی) عنوان شده است که یک کورتکس بصری ضخیم تر را نسبت به آزمایش شوندگان بنیای گروه شاهد نشان می دهند (Anurova 2014, Rauchecker , Carlson , De Volder , Renier). تغییرات حجم ماده خاکستری یا ضخامت کورتکسی در بزرگسالی بواسطه آموزش یا تمرین به احتمال زیاد توسط جوانه زنی آکسونی و یا افزایش تراکم نخاعی در ساختارهای مغزی که برای عملکرد یا وظیفه مشخص حیاتی هستند، ایجاد می شوند. اما کدامیک از این جنبه های میکروسکوپی در شطرنجبازانی که توسط تحقیق ما بررسی خواهند شد، متفاوت هستند؟ شطرنجبازان ماهر مورد نظر ما اشتغال به شطرنج بازی را در سن بین 4 تا 14 سالگی با میانگین سنی 18 سال آغاز نمودند. از اینرو ممکن است که بیشتر این شطرنجبازان تحت تأثیر تحریک سازی اساسی مرتبط با شطرنج در دوران ابتدایی کودکی قرار گرفته باشند.

با بررسیهای نوروفیزیولوژیکی این نکته را می دانیم که مرحله سریع سیناپس زایی  در دوران اولیه کودکی با دوره طولانی تر بعدی مربوط به حذف و هرس که در طی آن سیناپسها تا حدود 40% حذف می شوند و به سطوح نزدیک به بالغ در 11 سالگی می رسند، دنبال می شود (de Courten, Huttenlocher de Courten, Huttenlocher, 1982 . Vanderloos , ; Garey1987, Huttenlocher, 1984, 19901987، Huttenlocher ، 1984 ، 1990).

بنابراین ممکن است که تحریک سازی ویژه شطرنج مربوط به OTJ باعث یک حذف و هرس قویتر ارتباطات کورتکس ـ کورتکس و یا تالاموس ـ کورتکس در شطرنجبازان ماهر به نسبت افراد گروه شاهد شده باشد، چرا که شطرنجبازان ماره ممکن است از  برای انجام وظایف شطرنجی استفاده کرده باشند.

ما از این حقیقت آگاهیم که تفسیر و تعبیر ما تا حدودی برپایه حدس و گمان است، اما معتقدیم که تفسیر ما در زمینه بررسیهای محرومیت حسی بسیار مستدل و محتمل است. یک استراتژی جالب برای اینکه فرضیه خودمان را مستقیماً آزمایش کنیم، مقایسه شطرنج بازان ماهر با سن شروع شطرنجبازی پائین و شطرنجبازان ماهر با سن شروع شطرنجبازی بالاتر از 18 سال است.

همچنین ما انتشار پذیری میانگین افزایش یافته را در کلاف عصبی طولی فوقانی چپ شطرنجبازان در مقایسه با مردان گروه شاهد، شناسایی کردیم. در ضمن، درجه بین المللی شطرنج و ساعات آموزش شطرنج در طول عمر، بشکل معکوس با انتشارپذیری میانگین در کلاف عصبی طولی فوقانی راست مربوط بودند. کلاف عصبی طولی فوقانی راست، نواحی مغزی آهیانه ـ گیجگاهی را با نواحی پیشین مغز مرتبط می کند و یک مجرای فیبر اصلی برای جریان بصری پشتی و نیز سیستم کنترل توجهی پشتی می باشد (Dapotosto ، Babiloni ، Romani، و Corbetta، 2009). از اینرو، این مجرای فیبری برای کنترل توجه و نقل و انتقال اطلاعات بصری به سیستم اجرایی پیشین، ضروری است. بنابراین بشکل محتمل می توانیم فرض کنیم که این مجرای فیبری در کنترل عملیات روانشناختی مورد استفاده در زمان شطرنج بازی کردن، نقش دارد.

MD افزایش یافته (و FA کاهش یافته) بیشتر نشاندهنده انتشار شعاعی (قائم بر فیبرها) است تا انتشار محوری (در امتداد فیرها) یا هر دو. در گروههای بالینی، MD افزایش یافته و یا FA کاهش یافته عموماً نشاندهنده یکپارچگی کاهش یافته ماده سفید و انسجام کاسته شده فیبری می باشد. ( Assaf و Pasternak،  2008 ،  Sexton، Mackay، و Embeier،  2009).  FA افزایش یافته و یا MD کاهش یافته در بیماریها بندرت در نوشتجات DTI گزارش شده است، گرچه نابودی فیبرهایی که در یک حجم محور (Voxel) واحد، می چرخند، عبور می کنند و یا می پیچند، باید با افزایش FA و کاهش MD همراه باشد. عناصر وابسته به متراکم ساز در یک شبکه، که یک نشانگر کارایی افزایش یافته شبکه است، ممکن است در بردارنده تعداد افزایش یافته ای از فیبرهای چرخنده، عبور کننده و یا پیچ خورده باشد که با MD افزایش یافته و FA کاهش یافته بازتاب داده می شود.
گرچه یک توافق نظر عمومی وجود دارد که غشاهای آکسونی مهمترین مانع برای انتشار آب در مجاری فیبری هستند (Beaulieu 2002) و اینکه میلین برای انتشار ناهمگون مورد نیاز نبوده و تنها تشدید کننده انتشار را تا حدود 20% تعدیل می کـند (Gulani،  Webb،  Duncan ، و  Lauterbur ، 2001)، کمکهای انفرادی و واقعی غشای آکسونی، میلین، تارهای عصبی، و میکروتوبولها (microtubul) هنوز مورد مناقشه هستند (Beaulieu 2002) بررسیهای تغییر پذیری عصبی (neuroplastieity) DTI نشان دادند که عملیات شناختی یا حرکتی بهتر با FA افزایش یافته و یا MD کاهش یافته در ارتباطند و همینطور یا FA کاهش یافته و یا MD افزایش یافتـــه (Bengtsson et al، 2005، Hanggi، Koeneke، Bezzola  و  Jancke، 2010،  Schmithorst و  Wilke ، 2002).

4ـ3. محدودیتها

چندین محدودیت در بررسی کنونی قابل ذکرند. اولاً شطرنج در بردارنده یک مجموعه مهارتی و انتزاعی است که بطور قطعی از عملیات شناختی فراوان و فعل و انفعالات آنها استفاده می کند.

استفاده از یک رویکرد انحصاری یک متغیره در بررسی مهارتهای پیچیده و درگیر در بازی شطرنج یک اشکال اساسی این بررسی است.

یک رویکرد جای شناختی (توپولوژیک) از هر دو شبکه پیوندی کلی مغز از بعد عملیاتی و ساختاری همانند رویکرد جای نگاری (توپوگرافیک) باید در بررسیهای آینده اعمال شود که هدف آن بررسی قرینه های عصبی در مهارت شطرنجی باشد. دوماً، گرچه تفاوتهایی در پارامترهای انتشار بین گروهها یافت شد، این نتایج نباید بعنوان مدرک دست اول جهت پیوستگی ساختاری تقویت شده یا ضعیف شده، در نظر گرفته شوند. پارامترهای انتشاری که از داده های DTI مشتق شوند، نمی توانند چنین اطلاعاتی را فراهم کنند.

سوماً، بواسطه محدودیتهای لُژستیکی (logistical) و زمانی، ارزیابی تاریخچه شناختی شطرنجبازان با جزئیات بیشتر ممکن نبود. چهارماً، گرچه اندازه نمونه بررسی کنونی در حد متوسط و معتدل () بود. اگر بخواهیم از نمونه های بزرگتر استفاده کنیم، تفاوتهای ریخت شناختی بیشتری که صحیح سازیهایی را برای مقایسات چندگانه فراهم می کنند، ممکن است آشکار شوند. و در نهایت، بواسطه این حقیقت که یک نمونه عرضی منطقه ای را بررسی کردیم، نمی توانیم جهت رابطه علت و معلولی را دریابیم. بررسیهای طول مورد نیازند تا مشخص شود که آیا تغییرات ریخت شناختی مشاهده شده در مغز شطرنجبازان علت (ذات، استعداد ژنتیکی برای یک مشخصه ویژه) یا معلول (ذات، سازگاریهای تغییر پذیری عصبی و ساختاری) آموزش و تجربه گسترده و بلند مدت است.

یک طرح بررسی طولی همچنین اجازه بررسی پویا شناسی تغییرات و دگرگونی های ریخت شناختـــــی را می دهد. مثلاً اینکه آیا این تغییرات بطور عمده در اوایل دوره آموزش شطرنج رخ می دهند و یا بشکل پیوسته در طول تمام دوره آموزش شطرنج تثبیت می گردند.

 

4ـ4  نتایج

برای اولین بار، براساس بهترین یافته هایمان، نشان دادیم که ساختار ماده سفید و خاکستری در مغز شطرنجبازان ماهر و مقایسه شده با گروه شاهد تغییر می کند. مکمل یافته های ساختاری و نتایج مقداری مربوط به بررسیهای تصویر برداری کاربردی که فعالیت مغز را بررسی می کنند، با شناخت مرتبط با شطرنج در ارتباط بودند. بررسیهای ساختاری و عملیاتی بر روی مهارت و تخصص شطرنج بطور ویژه می تواند به روشن شدن بنیان عصبی موجود در مکانیسم حل مسئله توسط افراد کمک کند.