قدرة الدماغ على إدراك الحيز حسيًا تتمدد كما يتمدد الكون

المترجم:عدنان أحمد الحاجي

وجد باحثو معهد سالك Salk أن الشبكات العصبية المسؤولة عن الإدراك المكاني / الحيزي [ويسمى أيضًا بـ الحس الحيزي أو القدرة المكانية المرئية](1) تتغير بطريقة غير خطية nonlinear [المترجم: بمعنى أن المخرجات لا تتناسب طرديًا مع المدخلات] وقد يكون لها تبعات على الاضطرابات التنكسية العصبية، مثل مرض الزهايمر.

يعتقد الأطفال الصغار أحيانًا أن القمر يلاحقهم أينما يذهبون، أو يتمكنون من تطاوله وملامسته.  يبدو أنه أقرب بكثير مما يتناسب مع بعده الحقيقي عن الأرض.  نحن ننتقل من مكان  إلى آخر في حياتنا المعتادة، نعتقد بأننا نتنقل  مكانيًا بطريقة خطية.  لكن باحثو معهد سالك اكتشفوا أن الزمن الذي يُقضى في استكشاف الحيز / المكان يؤدي إلى نمو [زيادة في عدد] التمثيلات العصبية بطرق مدهشة. [المترجم: التمثيل العصبي هو نمط من النشاط العصبي يمثل بعض المنبهات الخارجية في المحيط(2) في الوظائف التي يقوم بها للدماغ (3, 4).

تُستوعب الأحداث والممارسات الواعية experiences [وهي التجارب والخبرات والمعارف والمهارات والمعلومات المكتسبة وما هنالك(5)] الجديدة في التمثيلات العصبية بمرور الزمن، ويُرمز إليها هنا بساعة رملية على شكل سطح زائدي hyperboloid.المصدر: معهد سالك

تُثبِت النتائج ، التي نُشرت في مجلة نتشر نيروساينس Nature Neuroscience في 29 ديسمبر 2022(6)، أن الخلايا العصبية الموجودة في الحُصين الضرورية للتنقل المكاني والذاكرة والتخطيط تمثل الحيز بطريقة تتوافق مع شكل سطح زائدي (ويُسمى أيضًا شكلًا هذلوليًا) غير خطية – وهو امتداد ثلاثي الأبعاد ويتمدد بشكل أسي إلى الخارج.  (بعبارة أخرى، على شكل الجانب الداخلي لساعة رملية متمددة).  وجد الباحثون أيضًا أن حجم ذلك الحيز يزداد مع الزمن الذي يُقضى في مكان ما. ويزداد حجمه بطريقة لوغارتمية تتناسب مع أقصى زيادة ممكنة في المعلومات التي يعالجها الدماغ آنئذ.

الصورة: تمثل الخلايا العصبية الموجودة في الحُصين الضرورية للتنقل المكاني والذاكرة والتخطيط الفضاء بطريقة تتوافق مع الهندسة الزائدية غير الخطية(7):

هذا الاكتشاف يزودنا بأساليب قيمة لتحليل البيانات المتعلقة بالاضطرابات المعرفية العصبية(8، 9) التي تنطوي على التعلم والذاكرة  وغيرها، مثل مرض الزهايمر.

توضح دراستنا أن الدماغ لا يعمل دائمًا بطريقة خطية.  ولكن، الشبكات العصبية تقوم بوظائفها على طول منحنى يزداد اتساعًا، والذي يمكن تحليله وفهمه باستخدام الهندسة الزائدية(10) ونظرية المعلومات(11)، “كما تقول البروفسورة تاتيانا شاربي Tatyana Sharpee من معهد سالك، التي قادت الدراسة.  “من المثير أن نرى أن الاستجابات العصبية في هذه المنطقة من الدماغ شكلت خريطة تزداد اتساعًا مع الممارسات [وهي التجارب والخبرات والمعارف والمهارات والمعلومات المكتسبة وما هنالك(5)] بناءً على مقدار الزمن المخصص للذي يُقضى في مكان معين.

وظف مختبر تاتيانا أساليب حوسبية متقدمة لفهم أفضل بكيف يعمل الدماغ.  لقد أصبح الباحثون مؤخرًا روادًا في استخدام الهندسة الزائدية لفهم الإشارات البيولوجية بشكل أفضل مثل الجزيئات التي تتكون منها إحدى الروائح، بالإضافة إلى الاحساس بالرائحة.

في الدراسة الحالية، وجد الباحثون أن الهندسة الزائدية توجه الاستجابات العصبية أيضًا.  الخرائط الزائدية للجزيئات الحسية [جزيئات الرائحة هنا] والأحداث الحسية تُتصور من خلال الخرائط العصبية الزائدية.  تمثيلات الحيز ازدادت ديناميكيًا في الاتساع بشكل طردي مع مقدار الزمن الذي قضاه  الفأر في استكشاف كل مكان.  وعندما يتحرك الجرذ بشكل أبطأ قي المكان، فإنه يكتسب المزيد من المعلومات عن الحيز الذي يتحرك فيه، مما يتسبب في ازدياد التمثيلات العصبية حتى بشكل أكثر.

يقول هانكيو زانغ Huanqiu Zhang ، طالب الدراسات للعليا في مختبر تتانيا: “توفر النتائج منظورًا جديدًا عن مدى امكانية تغيير التمثيلات العصبية من خلال التجارب والخبرات والممارسات والمعارف والمهارات والمعلومات المكتسبة (experience)(5)”. “المبادئ الهندسية التي تعرفنا عليها في دراستنا يمكن أن توجه أيضًا المساعي المستقبلية في فهم النشاط العصبي في مناطق الدماغ المختلفة.”

تقول تتانيا: “قد تعتقد أن الهندسة الزائدية تنطبق فقط على مقياس التحجيم  الكوني(12)، لكن هذا ليس صحيحًا”.  “تعمل أدمغتنا بشكل أبطأ بكثير من سرعة الضوء ، وهو ما قد يكون سببًا في ملاحظة التأثيرات الزائدية في الفضاء القابل للإدراك لا الفضاء الفلكي.  بعد ذلك، نود معرفة المزيد حول كيف تزداد هذه التمثيلات الزائدية الديناميكية في الدماغ، وتتفاعل وتتواصل مع بعضها البعض “.

مصادر من داخل وخارج النص

1- https://ar.wikipedia.org/wiki/قدرة_مكانية

2- المنبه stimuli في االفسيلوجيا هو تغيير قابل للتحديد في البيئة الداخلية أو الخارجية. ويسمى قدرة الكائن الحي أو العضو على الاستجابة للمؤثرات الخارجية في الحساسية.  عندما تتعرض المستقبلات الحسية لمنبه، فإنه عادة ما يثير أو يؤثر في ردة فعل في الجسم.  يمكن لهذه المستقبلات الحسية أن تتلقى معلومات من خارج الجسم، كما هو الحال في المستقبلات اللمسية الموجودة في الجلد أو مستقبلات الضوء في العين، وكذلك من داخل الجسم، كما هو الحال في المستقبلات الكيميائية ومستقبلات الحركة.  المثيرات الخارجية قادرة على إحداث رد فعل في جميع أنحاء الجسم، كما هو الحال في استجابة الكر والفر الذي يحدث نتيجة لإثارة الحهاز العصبي السبثماوي.”  مقتبس من نص ورد على هذا العنوان:

https://ar.wikipedia.org/wiki/منبه_(علم_وظائف_الأعضاء)

3-  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2017.01458/f

4- https://researchmatters.in/sciqs/inner-workings-human-brain

5- https://www.nature.com/articles/s41593-022-01212-4

6- https://en.wikipedia.org/wiki/Experience

7- https://www.medboundtimes.com/medicine/brains-ability-to-perceive-space-expands-like-the-universe

8- :الاضطرابات المعرفية (وتعرف أيضاً باسم الاضطرابات المعرفية العصبية) هي صنف من الاضطرابات النفسية التي تؤثر بشكل أساس في القدرات المعرفية، بما فيها التعلم والذاكرة والإدراك وحل المسائل. عرف الدليل التشخيصي والإحصائي للاضطرابات النفسية في طبعته الخامسة DSM-5 وجود ست مجالات للوظائف العقلية؛ وهي الوظائف التنفيذية والتعلم والذاكرة والوظائف الحركية الادراكية واللغة والانتباه المركب والادراك الاجتماعي(8).”  مقتبس من نص ورد على هذا العنوان:

https://ar.wikipedia.org/wiki/اضطراب_معرفي

9- https://ar.wikipedia.org/wiki/استعراف_اجتماعي

10- https://ar.wikipedia.org/wiki/هندسة_زائدية

11- https://ar.wikipedia.org/wiki/نظرية_المعلومات

12-https://en.wikipedia.org/wiki/Scale_factor_(cosmology)

المصدر الرئيس

The brain’s ability to perceive space expands like the universe