٣ يناير ٢٠١٩
المترجم : أبو طه/ عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم ١٢ لسنة ٢٠١٩
التصنيف: أبحاث الحواس
January 03, 2019
من المحتمل أن يكون الجهاز البصري هو أفضل جزء مفهوم من الدماغ. على مدى السنوات الـ ٧٥ الماضية ، جمع علماء الأعصاب تقريراً مفصلاً عن كيف تسمح موجات الضوء التي تدخل عينيك بالتعرف على وجه جدتك ، أو تعقب صقر في الجو ، أو قراءة هذه الجملة. لكن دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو شككت في جانب أساسي من علوم الرؤية (الإبصار) ، مما يدل على أنه حتى الأجزاء المدروسة بشكل جيد في الدماغ لا تزال لديها الكثير من المفاجآت.
ووفقًا للنموذج المعروف للمعالجة البصرية ، يجب أن تمر جميع المعلومات البصرية من الشبكية أولاً عبر القشرة البصرية الأولية (V1) في الجزء الخلفي من الدماغ ، والتي تقتبس (تستخلص) ملامحاً بسيطة كالخطوط والحواف ، قبل توزيعها على عدد من " المناطق البصرية ذات الرتبة العاليةhigher-order (١) التي تقتبس ملامح معقدة بشكل متزايد كالأشكال والتظليل ( من الظل) والحركة وما إلى ذلك.
 |
| على النقيض من المسلَّمات ، فإن جميع المناطق البصرية في القشرة الدماغية تحصل على مدخلاتها من القشرة البصرية الابتدائية V1 ، تظهر الدراسة الجديدة أن قشرة خلف الأنف POR تحصل على معلومات عن الأجسام المتحركة عبر مسار بصري مواز من منطقة جذع الدماغ القديم المتطور تسمى الأكيمة العلوية colliculus . (يوجه المساران المتوازيان البصريان من خلال محطات ترحيل منفصلة في بنية دماغية تسمى المهاد: .المصدر : مختبر Creditziani / UCSF. |
الدراسة الجديدة - التي تم نشرها على الإنترنت في ٤ يناير ٢٠١٩ في دورية ساينس Science - تظهر للمرة الأولى أن أحد هذه المناطق البصرية التي يفترض أنها عالية الرتبة ، والتي لها دخل في إدراك الأشياء المتحركة ، لا تعتمد على المعلومات الواردة من القشرة البصرية الأولية V1 على الإطلاق. ولكن ، يبدو أن هذه المنطقة ، المعروفة باسم قشرة خلف الأنف POR ، تحصل على بيانات بصرية مباشرة من مركز المعالجة الحسية القديمة التطورية في قاعدة الدماغ تُسمى الأكيمة العلوية superior colliculus..
وقال كبير الباحثين في الدراسة الدكتور ماسيمو سكانزياني Massimo Scanziani ، برفسور الفاسيلوجيا بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجليس وأحد باحثي معهد هاوارد هيوز الطبي: "يبدو الأمر كما لو أننا اكتشفنا قشرة بصرية أولية ثانية". "وهذا يضعضع مفهوم النظام البصري كله في قشرة الثدييات كتسلسل هرمي متقن perfect مع القشرة البصرية الأولية ل V1 كحارس gatekeeper ويثير العديد من الأسئلة ، بما في ذلك كيف تطور هاذان الجهازان البصريان المتوازيان وكيف يتعاونان لإنتاج حدث بصري موحد".
ما أظهره دماغ السحلية من قشرة دماغ الثدي ( واحدة الثديات)
تُعتبر الأكيمة العلوية المتوارثة (تسمى السقف البصري optic tectum في غير الثدييات) مركز المعالجة الحسي الرئيسي في المخلوقات التي لها قشرة (دماغية) قليلة أو بدون قشرة (دماغية) ، مثل الأسماك والبرمائيات والسحالي والطيور. وهذا منسجم بشكل خاص مع الحركة ويرتبط بالسلوكيات الانعكاسية - تخيل قدرة الضفدع على اقتناص ذبابة من الهواء بلسانها أو قدرة السمك على الهروب بعيدًا عن مفترس يلوح في الأفق.
ومع ذلك ، لم تختفي الأكيمة العلوية مع تطور القشرة في الثدييات. في الرئيسيات ، بما في ذلك البشر ، رُبطت بأشكال سريعة ولا إرادية من المعالجة البصرية ، مثل أن تقفز في حالة الخوف عندما ترى عصا تشبه ثعباناً ، أو تمسك تلقائياً بكرة مرمية على وجهك . وقد يلعب أيضًا دورًا في توجيه الانتباه البصري (مثل عندما تنتظر إشارة مرور لتتحول إلى اللون الأخضر أو تبحث في مشهد مزدحم عن شخص ما يرتدي قبعة مخططة بالأحمر والأبيض). إِلَّا أَنَّ الورقة العلمية الجديدة هي المرة الأولى التي يظهر فيها أي شخص أن هذا النظام القديم التطوري له مساحة مخصصة في القشرة cortex .
أُطلق هذا البحث عندما كان المؤلف الرئيسي ريكاردو بلترامو ، وهو باحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر سكانزياني Scanziani ، يسجل استجابات عصبية لمثيرات بصرية متحركة في POR فأر، والمعروفة أنها تلعب أدوارًا في إدراك الحركة وفي الذاكرة المكانية. استخدم تقنية تسمى علوم البصريات الوراثية -اوبتوجينيتكس - optogenetics (٢) لإسكات النشاط مؤقتًا في V1 بالضوء ، آملاً أن يثبت ما توقعه بأن استحابات الPOR تعتمد على تدفق المعلومات من خلال التسلسل الهرمي البصري الطبيعي. ولكن لدهشته خين وجد أن عصبونات ال POR استمرت في الاستجابة للمثيرات المتحركة حتى بدون مدخلات من V1.
وقال بيلترامو: "لقد كان أمرًا رائعًا للغاية". "لقد أسكتنا المنطقة البصرية الرئيسية في القشرة وبقيت الاستجابات البصرية في POR غير متأثرة. كانت تلك اللحظة "المبهرة" العظيمة ( لحظة الواو wow الكبيرة) التي أخبرتنا أننا اكتشفنا شيئاً مهماُ وغير متوقع تمامًا. "
إذا لم تأت استجابات ال POR إلى الأجسام المتحركة من V1 ، يتساءل بيلترامو Beltramo ، فكيف وصلت إلى هناك؟ وقال لابد أن يكون هناك مسار آخر يربط ال POR بالمعلومات البصرية الداخلة من شبكية العين. ولتحديد هذا المسار البصري المتوازي، استخدم بلترامو حقناً لفيروسات مصممة خصيصًا لتصنيف العصبونات المرتبطة ببعضها البعض. هذا سمح له أن يُثبت أن عصبونات الPOR حصلت على اثنين من مصادر الإدخال input التشريحي - واحدٍ من V1 ، وثانٍ من الأكيمة العلوية، كل منها موجه من خلال مناطق متميزة من المهاد ، وهو محطة الترحيل المركزية central relay station في الدماغ (٣).
لإثبات أن الأكيمة العلوية كانت وراء استجابات ال POR إلى الحركة ، استخدم بيلترمو Beltramo تقنية البصريات الوراثية optogenetics لإسكات إما V1 أو الأكيمة العلوية بشكل منتظم أثناء التسجيل من ال POR. أظهر أنه - على عكس من تعطيل ال V1 - اسكات الأكيمة العلوية جعلت نشاط ال POR يختفي تماماً. في الواقع ، يبدو أن الأكيمة العلوية ذات أهمية بالغة لقدرة الPOR على تتبع الأجسام المتحركة ،
دراسة تثير أسئلة أساسية حول تطور الدماغ ووظيفته
هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لاختبار ما إذا كانت الاستجابات البصرية في المناطق المشابهة لـ POR لأدمغة الرئيسيات مثل أنفسنا (الإنسان) تعتمد أيضًا على مدخلات من الأكيمة العلوية colliculs ، بالإضافة إلى كيف يتفاعل النشاط المدفوع ب V1 والنشاط المدفوع بالأكيمة العلوية ليؤثر على تصرف الحيوانات، كما قال الباحثون
"افترضنا أن POR ، التي كانت تعتبر في السابق منطقة بصرية عالية الرتبة ، يمكن أن تكون نوعًا من القشرة البصرية" البدائية "، شبيهة بالقشرة البصرية للبرمائيات، أو الزواحف ، أو الطيور البسيطة القديمة ، وأنها قد تكون مكرسة للكشف عن أن هناك شيء متحرك في المحيط، ، سواء كانت فريسة صغيرة و قريبة أو كان مفترسًا كبيراً وبعيدًا"،كما قال بيلترامو:. "من هذا المنظور ، ربما تضيف V1 إلى هذه المعلومات تمييزًا أكثر دقة لطبيعة الجسم المتحرك ، مثل موقعه الدقيق أو ما إذا كان خنفساء لذيذة أو عقرب قاتل محتمل".
واستناداً إلى دراسات سابقة ، يمكن أيضاً ربط نظام الأكيمة العلوية - POR المكتشف حديثاً بالإستجابات الى الخوف ، والآنتباه المكاني والملاحة ، أو حتى التعرف على الوجوه - كل تخصصات منطقة القشرة الزمانية حيث توحد ال POR.
إن هذه النتائج قد يكون لها أيضا آثار لظاهرة مثيرة للاهتمام تدعى " الرؤية العمياء blindsight"، والتي بسببها لا يزال الناس الذين اصبحوا عمياناً بسبب الأضرار التي لحقت ب V1 قادرين على تحديد مواقع الأشياء والتنقل متجاوزين العقبات، على الرغم من أنهم لا يستطيعون رؤيتها بشكل واعٍ. واستناداً إلى الدراسات التي أجريت في الرئيسيات ، يعتقد أن الرؤية العمياء تعتمد على الأكيمة العلوية ، لكن الدراسة الجديدة تشير إلى أنها قد تشمل مناطق شبيهة ب POR للقشرة أيضًا.
"هذه واحدة من تلك النتائج التي تثير أسئلة أكثر مما تجيب عليها ، لأنها ، شأنها شأن العديد من الاكتشافات ، تطرح أسئلة لم يكن أحد يعرفها" ، قال سكانزياني.
تعريف ومصادر من داخل وخارج النص :
١- http://m.oxfordmedicine.com/mobile/view/10.1093/med/9780190219031.001.0001/med-9780190219031-chapter-7
٢-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/علم_البصريات_الوراثي
٣-تعريف: المهاد بدو أن له وظيفتان منفصلتان ، الأولى لمعالجة المعلومات ونقلها إلى المخيخ الآتية من مستقبلات الإحساس. كما أنه يتعامل مع درجة إثارة القشرة ، وبالتالي ضبط النوم والاستيقاظ.
محطة الترحيل relay station مهمة جداً للإشارات الحسية الواردة والإشارات الحركية الصادرة التي تمر من وإلى القشرة الدماغية. كل المدخلات الحسية للدماغ ، باستثناء حاسة الشم ، ترتبط بالنواة الفردية (مجموعات من الخلايا العصبية) في المهاد. ترجمناه من http://www.changingstates.co.uk/brain_map.html
المصدر الرئيسي
https://www.ucsf.edu/news/2018/12/412926/surprise-discovery-reveals-second-visual-system-mouse-cerebral-cortex
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على صفحتنا على الإنترنت على هذا العنوان؛
https://sites.google.com/view/adnan-alhajji
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق