اتخذ الباحثون في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، خطوة مهمة نحو كشف الشبكة المعقدة لنشاط الدماغ التي تمكننا من التفكير والتعلم وتجربة العالم من حولنا والتأكيد على أن نشاط الدماغ يرتبط بالوعي. وهذا من خلال تسليط ضوء جديد على كيفية مزامنة الخلايا العصبية في الدماغ لمعالجة المعلومات.
تكشف الدراسة، التي نشرت في دورية (Proceedings of the National Academy of Sciences)، عن الظاهرة الرائعة المتمثلة في “التموج المشترك” (co-rippling)، حيث تعمل مليارات الخلايا العصبية في قشرة الدماغ معًا في وئام لدمج المعلومات. هذا الإنجاز له آثار بعيدة المدى على فهمنا للوعي، ويمكن أن يؤدي إلى علاجات جديدة للاضطرابات العصبية والنفسية.
بقيادة الدكتور إريك هالجرين، الأستاذ في أقسام علم الأعصاب والأشعة في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، استخدم فريق البحث تقنيات متطورة لدراسة نشاط الخلايا العصبية المفردة مناطق قشرية مختلفة أثناء التموج المشترك.
محتويات المقال :
لغز الوعي
الدماغ البشري هو عضو رائع، قادر على معالجة كميات هائلة من المعلومات، والتعرف على الأنماط، وتوليد الأفكار. ولكن على الرغم من قدراته المذهلة، يظل الدماغ واحدًا من أعظم ألغاز العلم الحديث. أحد الأسئلة الأكثر إثارة للاهتمام في علم الأعصاب هو كيف يؤدي الدماغ إلى تجربة الوعي. كيف ندرك كبشر العالم من حولنا، وكيف تحول أدمغتنا البيانات الحسية الأولية إلى معلومات ذات معنى؟
لقد حير هذا السؤال العلماء والفلاسفة لعدة قرون. حيث اعتقد اليونانيون القدماء أن الدماغ عضو ثانوي، بينما القلب هو مقر الوعي. ولم يبدأ العلماء في تقدير دور الدماغ في الإدراك والوعي إلا في القرن التاسع عشر. اليوم، نحن نعلم أن الدماغ هو عضو ديناميكي للغاية ومترابط، حيث تتواصل مليارات الخلايا العصبية مع بعضها البعض من خلال الإشارات الكهربائية والكيميائية.
التاريخ العلمي للتموج المشترك
لقد كان مفهوم التموج المشترك موضوع اهتمام في علم الأعصاب لعقود من الزمن. تشير هذه الظاهرة إلى النشاط المتزامن لمناطق الدماغ المختلفة، مما يسمح لها بالعمل معًا لتشكيل نظام واحد متماسك. في القوارض، لوحظ التموج المشترك في الحُصين (hippocampus)، وهي منطقة في الدماغ مسؤولة عن تشفير الذكريات. ومنذ ذلك الحين، اعتمدت العديد من الدراسات على هذا الاكتشاف، واستكشفت دور التموج المشترك في العمليات المعرفية المختلفة.
في البشر، تمت ملاحظة التموج المشترك عبر القشرة الدماغية بأكملها، لكن الآلية ظلت غير واضحة. وتهدف الدراسة الحالية، بقيادة إيليا فيرزبنسكي، إلى سد هذه الفجوة المعرفية من خلال فحص نشاط الخلايا العصبية المفردة التي تطلق إشارات في مناطق قشرية مختلفة أثناء التموجات. ومن خلال القيام بذلك، سلط الباحثون الضوء على كيفية تنسيق مليارات الخلايا العصبية في القشرة الدماغية لعملية معالجة المعلومات.
يعد مفهوم التموج المشترك أمرًا بالغ الأهمية في فهم كيفية دمج دماغنا للمعلومات من المدخلات الحسية المختلفة لإنشاء تصور موحد للعالم. وكما يوضح إريك هالجرين، كبير مؤلفي الدراسة، فإن التموج المشترك يشبه غناء الخلايا العصبية على نفس طبقة الصوت والإيقاع، مما يسمح لنا بدمج المعلومات وفهم العالم. ويعد هذا النشاط المتزامن ضروريًا لربط أجزاء مختلفة من المعلومات معًا، مما يمكننا من الإدراك والتفكير والتصرف.
كيف تنسق مليارات الخلايا العصبية لمعالجة المعلومات؟
لفهم كيفية حدوث هذا التنسيق الاستثنائي، استخدم الباحثون تخطيط كهربية الدماغ داخل الجمجمة (intracranial electroencephalography) لدراسة النشاط الكهربائي للدماغ بتفاصيل غير مسبوقة. ومن خلال تحليل موجات الدماغ لـ 13 مريضًا مصابًا بالصرع المقاوم للأدوية، اكتشف العلماء أن التموج المشترك هو المفتاح لربط المعلومات معًا.
وقد عُرِض على المشاركين سلسلة من أسماء الحيوانات تتخللها سلاسل من الحروف الساكنة العشوائية أو الخطوط غير المفهومة، ثم طُلِب منهم الضغط على زر للإشارة إلى الحيوان الذي رأوا اسمه. وقد لاحظ الباحثون ثلاث مراحل من الإدراك أثناء هذه الاختبارات.
مرحلة هرمية أولية في المناطق البصرية من القشرة المخية حيث يمكن للمشارك أن يرى الكلمة دون فهم واعٍ لها؛ ومرحلة ثانية حيث تم “زرع” هذه المعلومات مع تموجات مشتركة في مناطق أخرى من القشرة المخية تشارك في وظائف إدراكية أكثر تعقيدًا؛ ومرحلة نهائية، مرة أخرى مع تموجات مشتركة، حيث يتم دمج المعلومات عبر القشرة المخية في المعرفة الواعية والاستجابة السلوكية (المتمثلة في الضغط على الزر).
خلال هذه المراحل، حدث تموج مشترك بين أجزاء مختلفة من الدماغ، لكنه كان أقوى عندما كان المشاركون يقرأون كلمات حقيقية. تشير هذه النتيجة إلى أن التموج المشترك يلعب دورًا حيويًا في معالجة المعلومات وتوليفها، مما يمكننا من فهم العالم من حولنا.
ثورة محتملة في علاج الاضطرابات العصبية وفهم الوعي
إن اكتشاف التموج المشترك في الدماغ البشري له آثار بعيدة المدى يمكن أن تحدث ثورة في فهمنا للوعي ويحمل وعدًا لعلاج الاضطرابات العصبية والنفسية.
يمتد تأثير التموج المشترك إلى ما هو أبعد من المجال الطبي، ويقدم لمحة عن السؤال الأساسي للوجود البشري: العلاقة بين العقل والدماغ. وكما يشير الدكتور هالغرين، هذا سؤال أساسي للوجود الإنساني ويصل إلى جوهر العلاقة بين العقل والدماغ. ومن خلال فهم كيفية عمل مليارات الخلايا العصبية معًا، قد نكتسب رؤى جديدة حول طبيعة الوعي نفسه.
وبينما نواصل كشف أسرار التموج المشترك، قد نكتشف طرقًا جديدة لتعزيز الوظيفة الإدراكية، وتحسين الذاكرة، بل وربما تطوير علاجات جديدة للاضطرابات العصبية مثل مرض الزهايمر. إن التطبيقات المحتملة هائلة، والآثار المترتبة عليها عميقة.
المصادر
State-of-the-art brain recordings reveal how neurons resonate | science daily
Binding of cortical functional modules by synchronous high-frequency oscillations | nature
Author: أخبار علمية
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :