5 يناير 2017
المترجم: عدنان احمد الحاجي
المقالة رقم 353 لسنة 2023
New research offers clues into how the brain shapes perception to control behavior
January 5, 2017
 |
| ذبابة طائرة تنعطف يسارًا وتقوم بتحريك رأسها باتجاه اليسار ولهذا تتعرض تدفق بصري عريض النطاق. مصدر الصورة دورية الخلية (Cell)(2) |
لا يغرك المظهر، فما تراه قد لا يكون هو الحقيقة. وذلك ما اكتشفه باحثون في جامعة روكفلر.
"في كل مرة تحرك فيها عينيك من جهة إلى أخرى، يتحرك كل ما في المحيط من حولك على شبكية عينيك"، كما قال گابي ميمون Gaby Maimon، رئيس مختبر وظائف الدماغ التكاملية. "لكنك لا تشعر بزلازل متعددة تحدث في الثانية الواحدة." ذلك لأن الدماغ لا يتمكن من معرفة ما إذا كانت الحركة البصرية مولدة ذاتيًآ [أي من نفسها بنفسها من غير مساعدة من خارجها، بحسب التعريف]، مما يجعلها تحد من تأثير المعلومات التي من شأنها أن تجعلنا نشعر ونتصرف كما لو كان العالم يدور من حولنا. إنه الشيء المذهل للحوسبة العصبية [أي معالجة المعلومات الافتراضية التي تقوم بها شبكات من الخلايا العصبية، بحسب التعريف(1)] - الشيء الذي يحاول الدكتور ميمون وفريقه البحثي فك رموزه في ذباب الفاكهة. ونتائج الدراسة الأخيرة التي نشرت في دورية الخلية (Cell)(2) في 5 يناير 2017، تقدم أفكارًا جديدة في كيف يعالج الدماغ المعلومات البصرية ليتحكم في السلوك [السلوك هنا يعني الحركة و / أو اتجاه الحركة].
في كل مرة تحوِّل نظرك من شيء إلى آخر (وهذا ما تفعله عدة مرات في الثانية الواحدة)، يرسل الدماغ أوامر إلى العينين للحركة. ولكن نسخة من هذه الأوامر تصدر داخليًا إلى الجهاز البصري(3) في الدماغ كذلك. وهذا يسمح للدماغ أن يتنبأ بأنه على وشك استلام سيل من المعلومات البصرية الصادرة من حركة الجسم نفسه - وعليه أن يعادل هذه الحركة [يحد من تأثير هذه الحركة] وذلك بتثبيط نشاط خلايا عصبية معينة أو إستثارتها.
يحوي الدماغ البشري ما يقرب من 80 مليار خلية عصبية مما يعقِّد من مهمة تحديد كيف يمكنه عمل مثل هذه التوقعات على وجه الدقة وكيف يغير من إدراكنا الحسي [البصري] على المستوى الخلوي.
لحسن الحظ، ذبابة الفاكهة المألوفة لدينا تؤدي نفس النوع من حركات العين السريعة saccades (حركة العين الرمشية (4)]. خلال حركة العين الرمشية، تمر الصورة بسرعة على شبكية العين استجابةً لسلوكنا، مما يجعل تسجيل المعلومات المرئية من المحيط أكثر صعوبة. ونتيجة لذلك، تتغير المعالجة البصرية في دماغ الرئيسيات أثناء حركة العين الرمشية السريعة، حيث تُثبط بعض الخلايا العصبية أو تُستثار
مقطع فيديو: حركة العين الرمشة: https://youtu.be/l_W-ZDvdL_E?si=tH7r-AU8HbPRAZQm
في ذبابة الفاكهة، مجرد 100 ألف خلية عصبية في دماغها الذي لا يتعدا حجمه بذرة خشخاش لابد أن يتعامل مع نفس مسألة التنبؤ والرؤية [الإحساس البصري]و ولكن على مستوى يمكِّن ميمون وزملاءه، من أن يدرس التفاصيل دراسة خاصة عن قرب.
هناك اختلافات بين البشر والذباب، بطبيعة الحال. أحد الأسباب لهذا الاختلاف يتمثل في أن عيون الذبابة مثبتة على رأسها. لتغيير اتجاه نظرها، عليها بالتالي أن تناور كطائرة صغيرة. وكالطائرة، تتمكن الذبابة من أن تدور حول محاور متعددة، بما في ذلك الإنعراج والإلتفاف(5). ومع ذلك لا يزال دماغها قادرًا على التمييز بين الحركة البصرية المتوقعة وغير المتوقعة.
عندما تهب عاصفة بشكل غير متوقع وتنحرف الذبابة عن مسارها، على سبيل المثال، يحدث رد فعل قوي يعرف باسم ردة فعل (منعكس) الـ أبوموتور optomotor response [ المترجم: optomotor تعني حركة الجسم والرأس والعين، بحسب التعريب ؛ وأما منعكس حركة الجسم والرأس والعين optomotor response هو سلوك غريزي للحشرات من شأنه أن يساعدها في تثبيت / استقرار مسار طيرانها لو انحرفت انحرافًا قسريًا عن مسارها(6)]. هذا المنعكس يسبب انحراف رأس الحشرة في الاتجاه المعاكس، مما يجعلها تحرك عينيها الى الوراء حينئذ في اتجاه الهدف الأصلي التي كانت تطير باتجاهه قبل انحرافها. كما تثبِّت الحشرة مسار رحلتها باستخدام أجنحتها لمنع انحرافها إلى الاتجاه المعاكس.
ولكن كيف يمكن للدماغ الذي لا يملك الا قوة حصان محدودة يبرع في التغلب على هذه المشكلة المعقدة؟
في دراسة سابقة(7)، بيّن كيم وميمون ان مجموعتين من الخلايا العصبية الحساسة للحركة في الجهاز البصري(3) للحشرة تُثبَّط أثناء المنعطفات السريعة المقصودة، مما يثبط المنعكسات السلوكية الفطرية للحشرة [حركة الجسم والرأس والعين. optomotor reflex].
في الدراسة(2) التي تشرت في دورية الخلية Cell، أثبت فينك Fenk وكيم Kim وميمون أن واحدة من مجموعتي الخلايا العصبية هذه تجعل الرأس أثناء منعطفات رحلة الطيران مستقرًا. ولمعرفة كيف تقوم الفراشة بذلك قاس الباحثون النشاط الكهربي في الخلايا العصبية الفردية وتصوير حركات رأس الذبابة وجناحيها عندما انعطفت عن قصد - أو خُدعت بأنها قد غيرت اتجاهها صدفةً.
 |
| النشاط الكهربائي في الخلايا العصبية الفردية، اكتشف الباحثون أن دماغ الذبابة يمكن أن يلغي الإشارات البصرية المضللة، مما يؤدي إلى إعماء الحشرة بشكل فعال عن المعلومات الحسية التي قد تتداخل مع قدرتها على الإنعطاف أثناء الطيران. |
كل خلية من الخلايا العصبية يمكنها الاستجابة الى الحركة البصرية حول عدة محاور. وكان بعضها أكثر حساسية لحركة الإنعراج والبعض الآخر الى الالتفاف.
وهنا حصلت أشياء مثيرة للاهتمام.
كما يوضح ميمون، وهذا أمر منطقي لأن الذباب يجب عليه ان يقوم بالالتفاف أولاً ثم يقوم بعكس الالتفاف ليقوم بالانعطاف المقصود بشكل صحيح . ولو ارادت مقاومة حركة الانعراج، فلن تكون قادرة على الطيران في اتجاه جديد.
هذا يُعتبر البرهان الأول على كيف تتمكن الادمغة بحذف عنصر واحد فقط من الاشارة الحسية المعقدة التي تحملها مجموعة كاملة من الخلايا العصبية في حين تترك إشارات أخرى في نفس المجموعة من غير حذف. وهذا يوفر مخططًا لفهم كيف تتعامل أدمغة المخلوقات الكبيرة [كالإنسان] مع هذا النوع من المشكلات.
الى فترة ، تفاصيل كيف ينظم الدماغ الإدراك البصري قد تختلف في الحيوانات التي تكتظ أدمغتها ببلايين الخلايا العصبية ، كما يقول ميمون، "نتوقع أن نجد عمليات مماثلة في أدمغة الثدييات، بما فيها أدمغتنا".
مصادر من داخل وخارج النص
1- https://ar.wikipedia.org/wiki/حوسبة_عصبية
2- https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)31679-8?_returnURL
3- https://ar.wikipedia.org/wiki/جهاز_بصري
4- https://ar.wikipedia.org/wiki/حركة_العين_الرمشية
5- https://ar.wikipedia.org/wiki/محاور_الطائرة_الرئيسية
6- https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/finsc.2022.936826/full
7- https://scholar.google.com/scholar_lookup?hl
المصدر الرئيس
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق