الخلايا في شبكية العين تغير من مهامها لتساعد الدماغ على اكتشاف الحركة
١٢ سبتمبر ٢٠١٨
المترجم: أبو طه/ عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم ٣٠٩ لسنة٣٠١٨
التصنيف: ابحاث الحواس
Cells in retina change their duties to help the brain detect motion
September 13, 2018
لكي ترى تحت ضوء النجوم وضوء القمر ، تقوم شبكية العين بتغيير كلا من برمجيات وأجهزة (software and hardware ) الخلايا المستشعرة (الكاشفة عن) للضوء من أجل احداث نوع من الرؤية الليلية. دارات (circuits) الشبكية التي يُعتقد أنها غير متغيرة ومبرمجة لمهام محددة قابلة للتكيف مع ظروف الإضاءة المختلفة ، كما يقول علماء جامعة ديوك الذين تعرفوا على كيف تعيد شبكية العين برمجة نفسها للضوء الخافت.
 |
| طبقة الخلايا العقدية في شبكية العين ملونة باللون الأحمر لبيان وجود خلية حساسة للحركة في الاتجاه العلوي. وفي ضوء خافت ، تلتقط هذه الخلايا الإشارات الأكثر خفوتاً من أي نوع من الحركة. (مصدر الصورة: جامعة ديوك ، وجامعة فيكتوريا) |
قال غريغ فيلد Greg Field، الأستاذ المساعد في علوم الأعصاب والهندسة الطبية الحيوية في جامعة ديوك: "لكي نرى تحت ضوء النجوم ، كان على البيولوجيا أن تصل إلى حدها الأقصى لرؤية جسيم أولي من الكون ،وهو فوتون واحد". "ومن اللافت للنظر في الليل كم هي قليلة عدد الفوتونات الموجودة."
تظهر النتائج ، التي نشرت مؤخراً على الإنترنت في مجلة نيرون Neuron ، أن إعادة البرمجة تحدث في خلايا الشبكية الحساسة للحركة.
حتى في أفضل إضاءة ، فإن التعرف على وجود جسم متحرك واتجاهه هو مفتاح البقاء على قيد الحياة لمعظم الحيوانات. لكن استشعار حركة بنقطة مرجعية واحدة ليس فعالاً بشكل جيد. لذا ، فإن شبكية عين الفقاريات لديها أربعة أنواع من الخلايا الحساسة للحركة ، كل منها يستجيب بشكل خاص للحركة تجاه الأعلى أو الأسفل أو اليمين أو اليسار.
عندما يتحرك جسم ما في أحد هذه الإتجاهات بالضبط. تلك المجموعة من العصبونات ( الخلايا العصبية) تطلق ومضة كهربية بشكل قوي ، كما يقول فيلد. ولكن، لو كانت الحركة في المنتصف بين الأعلى واليسار ، فإن كلا المجموعتين من الخلايا ستطلقان ومضات كهربية ، ولكن ليس بنفس القوة. يفسر الدماغ ذلك النوع من الإشارات كحركة تتحرك إلى الأعلى وإلى اليسار.
"بالنسبة للمهام المعقدة ، يستخدم الدماغ مجموعات كبيرة من الخلايا العصبية ، لأنه لا يمكن لخلية عصبية واحدة إلاُ أن تقوم بإنجاز محدود " ، كما قال فيلد.
في البشر ، تمثل هذه الخلايا العصبية الاتجاهية حوالي ٤ في المئة من الخلايا التي ترسل إشارات من شبكية العين إلى الدماغ. أما في القوارض ، فهي تبلغ تقريباً أكثر من ٢٠ إلى ٣٠ بالمائة ، كما يقول فيلد ، لأن استشعار (كشف) الحركة مهم للغاية بالنسبة لحيوان يترغب الحيوانات الأخرى في أكله.
في دراسة أجريت على شبكية عين الفأر تحت مجهر مجهّز بعدسات عينية للرؤية الليلية في غرفة مظلمة جداً ، طالبة الدراسات العليا شياويانغ ياو في مختبر فيلد وجدت أن خلايا الشبكية الحساسة للحركة في الإتجاه العلوي تغير سلوكها في الضوء الخافت. الخلايا العصبية "العلوية" ستطلق ومضات كهربية عند استشعار أي نوع من الحركة ، وليس فقط التي في الإنجاه العلوي.
وقال فيلد تم وضع عينة صغيرة من شبكية عين الفأر على مصفوفة أقطاب كهربائية يمكنها قياس إطلاق ومضات كل خلية عصبية من مئات الخلايا العصبية في وقت واحد "ثم عرضت أفلاماً". وقال فيلد: " رأت شياويانغ أن تذهب وتنظر إلى ما تفعله هذه الخلايا في النهار والليل". "لاحظت وجود فرق وتساءلت عن السبب".
عندما يتاح هناك نور خافت جداً ، فإن الإشارة الضعيفة للحركة من الخلايا العصبية " الفوقية" ، مقترنة بإشارة ضعيفة من أي من الخلايا الاتجاهية الأخرى ، يمكن أن تساعد الدماغ في استشعار (كشف) الحركة ، بشكل مماثل للطريقة التي يفسر بها الدماغ إشارتين اتجاهيتين كحركة ما بينهما ( بين الإشارتين).
فقدان التصور (الإدراك) الحركي مشكلة شائعة يشتكي منها المرضى المصابين بضعف شديد في الرؤية. وقال فيلد إن ما وجدناه عن قدرة الخلايا العصبية الشبكية على التكيف قد يساعد في تصميم شبكية صناعية قابلة للزراعة في المستقبل.
وقال فيلد: "الكثير من الحيوانات تختار أن ترعى (تبحث عن غذائها) في الليل ، ربما لأنه من الصعب على الحيوانات المفترسة رؤيتها". لكن بطبيعة الحال ، الطبيعة هي سباق على التسلح. طوّرت البوم والقطط عيونًا عالية التخصص لترى في الليل. لقد عدلت الفريسة ما لديها من أجل البقاء على قيد الحياة ".
لأسباب غير واضحة حتى الآن ، خلايا " الجهة العلوية" فقط هي التي تصبح عامة للحركة في الإضاءة الخافتة. يتوقع فيلد ان الجهة العلوية هو الاتجاه الأكثر أهمية للحيوان الفريسة للكشف عن الحيوان المفترس الذي يلوح في الأفق حينما يقترب من فريسته من الجهة العلوية، لكنه (فيلد) لا يملك هذه البيانات حتى الآن.
المهم الآن هو أن العين والدماغ يغيران حوسبتهما للحركة في الإضاءة الخافتة. وقال فيلد: "لقد علمنا أن مجموعات كبيرة من الخلايا العصبية في شبكية العين يمكن أن تكيف وظائفها لتقوم بالتعويض عن الظروف المختلفة".
وقال جيفري دايموند الباحث في المعهد الوطني لاضطرابات الجهاز العصبي والسكتة الدماغية الذي يبحث أيضا في المعالجة البصرية في الشبكية ان الشبكية تتكون من العديد من الدارات (circuits) التي تعمل بالتوازي. "نحن نعلم أن هذه الدارات تقوم بأشياء مختلفة في أوقات مختلفة من اليوم ،" كما قال دايموند ، الذي لم يكن مشاركاً في البحث الذي يقوم به فيلد.
والآن بعد أن وجد فيلد هذا التكيف مع الضوء الخافت المدفوع بتغيرات في كل من الدارة (الكهربية) والإشارات الكيميائية بين الخلايا ، فإنه يطرح سؤالاً عن عدد التعديلات الأخرى التي يمكن العثور عليها ، حسبما قال دايموند.
"هناك ٥٠ نوعا من خلايا عديمات الإستطالة المحورية في شبكية العين amacrine، وهي خِزانات الأدوية في شبكية العين ، ومعظمها من المحتمل ان تفرز العديد من الناقلات العصبية التي يمكن أن تؤثر على دارة (circuit) شبكية العين" ، كما قال دايموند . "نحن نعرف بعض الشيء عن ٢٠٪ فقط من هذه الخلايا."
المصدر:
https://today.duke.edu/2018/09/eyes-have-natural-version-night-vision
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على هذا العنوان؛
https://adnan-alhajji.blogspot.com/?m=1
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق