لقرون عديدة، ناضل العلماء لفهم التلافيف المعقدة للوعي البشري، والذي هو جوهر وجودنا. اليوم، تلقي دراسة رائدة نشرت في مجلة Science Translational Medicine الضوء على الشبكات الغامضة للدماغ التي تحكم يقظتنا ووعينا الذاتي. حقق فريق من الباحثين من مستشفى ماساتشوستس العام ومستشفى بوسطن للأطفال، بقيادة الدكتور بريان إدلو والدكتورة هانا كيني، تقدمًا كبيرًا في رسم خرائط لشبكات الدماغ التي تدعم الوعي البشري. تكشف الدراسة عن “شبكة الإثارة الصاعدة الافتراضية” التي تربط جذع الدماغ، والمهاد، ومنطقة ما تحت المهاد، والدماغ الأمامي القاعدي، والقشرة الدماغية، مما يمكّن دماغنا من الحفاظ على حالة من اليقظة والوعي. اعتمد البحث المنشور على عقود من التقدم في تصوير الدماغ ورسم الخرائط، ويوفر أساسًا تشريحيًا عصبيًا لفهم الوعي البشري.
أجريت الدراسة في مستشفى ماساتشوستس العام ومستشفى بوسطن للأطفال، باستخدام تقنيات المسح بالرنين المغناطيسي المتقدمة وبيانات من مشروع Human Connectome. هذا الاكتشاف الرائع له آثار بعيدة المدى على تشخيص وعلاج المرضى الذين يعانون من إصابات خطيرة في الدماغ، ويفتح آفاقًا جديدة للبحث في الاضطرابات العصبية المرتبطة بتغير الوعي.
محتويات المقال :
لغز الوعي
الدماغ البشري عبارة عن متاهة من الوصلات العصبية المعقدة، وفي جوهرها تكمن ظاهرة الوعي الغامضة. لعدة قرون، صارع الفلاسفة وعلماء الأعصاب وعلماء النفس السؤال التالي: ما هو الوعي، وكيف ينشأ من نشاط مليارات الخلايا العصبية؟ وقد ولّد هذا اللغز العميق عددًا كبيرًا من النظريات، بدءًا من مفهوم الروح عند اليونانيين القدماء وحتى نماذج علم الأعصاب الحديثة للمعلومات المتكاملة.
عندما نتنقل في تعقيدات الدماغ البشري، يصبح من الواضح أن الوعي ليس كيانًا واحدًا، ولكنه تجربة متعددة الأوجه تشمل الوعي والإدراك والانتباه والوعي الذاتي. ومما يزيد لغز الوعي تعقيدًا حقيقة أنه خاصية ناشئة لنشاط الدماغ وجانب أساسي من تجربتنا الذاتية.
تدور إحدى المناقشات الأكثر ديمومة في المجتمع العلمي حول مشكلة الوعي الصعبة، التي طرحها الفيلسوف ديفيد تشالمرز. تسعى هذه المشكلة إلى تفسير سبب وجود تجارب ذاتية لدينا من الأساس، ولماذا تتمتع بالطابع النوعي المحدد الذي تتمتع به. بمعنى آخر، لماذا نختبر العالم بهذه الطريقة، وما هو الأساس العصبي لهذه التجارب؟
عندما نتعمق أكثر في لغز الوعي، يصبح من الواضح أن العلاقة بين الدماغ والعقل أكثر تعقيدًا بكثير مما كنا نتصور سابقًا. إن الدماغ البشري، بما يقدر بنحو 86 مليار خلية عصبية وتريليونات من الوصلات، هو نظام معقد يتحدى التفسيرات المبسطة. لكشف ألغاز الوعي، يجب علينا الشروع في رحلة عبر متاهة وظائف الدماغ، واستكشاف العلاقات المعقدة بين مناطق الدماغ، والشبكات العصبية، والتجربة الذاتية.
في هذا المسعى، لجأ الباحثون إلى تقنيات التصوير العصبي المتقدمة، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي عالي الدقة (MRI)، لرسم خريطة لاتصالات الدماغ المعقدة والكشف عن الارتباطات العصبية للوعي. وقد أدت هذه الجهود إلى اكتشافات كبيرة في فهمنا لوظيفة الدماغ، ولكن الرحلة قد بدأت للتو. بينما نواصل كشف لغز الوعي، قد نكشف أسرار الجانب الأكثر غموضًا وإبهارًا في التجربة الإنسانية.
تاريخ رسم خرائط الدماغ
تخيل أنك قادر على رسم المناطق المجهولة في الدماغ البشري، للكشف عن المسارات الخفية التي تجعلنا ما نحن عليه. هذا هو العالم الرائع لرسم خرائط الدماغ، وهو مجال تطور على مر القرون. من اليونان القديمة إلى تصوير الأعصاب في العصر الحديث، دفع السعي لفهم الدماغ البشري العلماء إلى دفع حدود الابتكار.
دعونا نعود بالزمن إلى القرن الخامس قبل الميلاد، عندما اقترح الطبيب اليوناني أبقراط أن الدماغ، وليس القلب، هو مقر الذكاء. وبالتقدم سريعًا إلى القرن السادس عشر، عندما قام عالم التشريح الفلمنكي أندرياس فيزاليوس بإنشاء أول رسومات تفصيلية لبنية الدماغ. لقد مهد هؤلاء الرواد الأوائل الطريق للأجيال اللاحقة من العلماء لاستكشاف شبكات الدماغ المعقدة.
شهد القرن العشرين تقدمًا كبيرًا في تطوير تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، الذي يقيس النشاط الكهربائي للدماغ. وأعقب ذلك اختراع التصوير المقطعي المحوسب (CT) في السبعينيات، والذي مكن الباحثين من تصور البنية الداخلية للدماغ.
أدى ظهور التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) في التسعينيات إلى إحداث ثورة في رسم خرائط الدماغ. من خلال الكشف عن التغيرات في تدفق الدم، سمح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للعلماء برسم خريطة لنشاط الدماغ في الوقت الفعلي. وقد مكنت هذه القفزة التكنولوجية الباحثين من إنشاء خرائط تفصيلية لوظائف الدماغ، مما يكشف عن المسارات العصبية التي تكمن وراء الوعي البشري.
اليوم، أدى التقدم في عمليات التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة، مثل آلات تسلا السبعة المستخدمة في الدراسة الأخيرة، إلى رفع رسم خرائط الدماغ إلى مستويات غير مسبوقة من الدقة. من خلال تصور اتصالات الدماغ بدقة مكانية دون المليمترية، يمكن للباحثين الآن تحديد المسارات غير المرئية سابقًا التي تربط مناطق الدماغ المختلفة.
كشف شبكة الإثارة التصاعدية الافتراضية في الدماغ
شبكة الإثارة التصاعدية الافتراضية في الدماغ هي شبكة معقدة من اتصالات الدماغ التي تحافظ على اليقظة في الدماغ البشري الواعي والساكن. تتكون هذه الشبكة المعقدة من مسارات تربط بين جذع الدماغ، والمهاد، ومنطقة ما تحت المهاد، والدماغ الأمامي القاعدي، والقشرة الدماغية. ولكن كيف تعمل هذه المناطق المتميزة معًا للحفاظ على حالة وعينا؟
لفهم ذلك، دعونا نتعمق قليلا في مفهوم الشبكات “الافتراضية” داخل الدماغ. عندما يكون دماغنا في حالة راحة، تكون شبكات معينة أكثر نشاطًا، بينما تكون شبكات أخرى أقل نشاطًا. شبكة الإثارة الصاعدة الافتراضية في الدماغ هي إحدى هذه الشبكات، وهي مسؤولة عن الحفاظ على اليقظة في الدماغ الواعي أثناء الراحة.
باستخدام عمليات المسح عالية الدقة ذات الدقة المكانية دون المليمترية، تصور الباحثون اتصالات الدماغ التي لم تكن مرئية من قبل. سمح لهم هذا التقدم التقني بتحديد المسارات الرئيسية التي تربط جذع الدماغ، والمهاد، ومنطقة ما تحت المهاد، والدماغ الأمامي القاعدي، والقشرة الدماغية.
ولكن ما الذي يجعل هذه الشبكة فارقة؟ قام الباحثون بتحليل بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لحالة الراحة باستخدام جهاز 7 تسلا المتطور في مشروع Human Connectome، وكشفوا عن الروابط الوظيفية بين شبكة الإثارة الصاعدة الافتراضية تحت القشرية وشبكة الوضع الافتراضي القشرية. يوفر هذا التكامل لخرائط الاتصال الهيكلية والوظيفية أساسًا تشريحيًا عصبيًا لدمج الإثارة والوعي في الوعي البشري.
فكر في الأمر كقائد يقود أوركسترا. المنطقة السقيفية البطنية، وهي عقدة مركزية ضمن شبكة الإثارة التصاعدية الافتراضية في الدماغ، تشبه الموصل. حيث تقوم بتنسيق نشاط مناطق الدماغ المختلفة المهمة للوعي. يمكن أن يساعد تحفيز مسارات الدوبامين في هذه المنطقة المرضى على التعافي من الغيبوبة عن طريق إعادة تنشيط الشبكة واستعادة الوعي.
ثورة تقنية في التصوير بالرنين المغناطيسي
تخيل أنك قادر على تصور الشبكات المعقدة للدماغ البشري بتفاصيل غير مسبوقة، مثل رسام الخرائط الذي يرسم خرائط لمناطق مجهولة. وهذا بالضبط ما حققه الباحثون في مستشفى ماساتشوستس العام ومستشفى بوسطن للأطفال من خلال دراستهم الرائدة. ومن خلال تسخير قوة فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة، أنشأوا خريطة اتصال ثورية للدماغ. كما تمكنوا من تسليط الضوء على المسارات العصبية التي تدعم الوعي البشري.
ويكمن سر هذا الإنجاز في تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي المتقدمة المستخدمة في الدراسة. بفضل الدقة المكانية التي تبلغ دقة أقل من المليمتر، تمكن الباحثون من تحديد المسارات غير المرئية سابقًا التي تربط جذع الدماغ، والمهاد، ومنطقة ما تحت المهاد، والدماغ الأمامي القاعدي، والقشرة الدماغية. تشكل هذه المسارات شبكة معقدة من الروابط التي، عندما تعمل معًا، تؤدي إلى ظهور الوعي البشري.
ولكن كيف حقق الباحثون مثل هذا القرار الرائع؟ تكمن الإجابة في الاستخدام المبتكر لبيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لحالة الراحة 7 تسلا من مشروع Human Connectome. تتيح هذه التقنية المتطورة للباحثين الاطلاع على أعمال الدماغ بوضوح غير مسبوق. مما يسمح لهم بتحليل الروابط الوظيفية بين مناطق الدماغ المختلفة.
ما هي ال7 تسلا؟
7 تسلا (7T) يشير إلى قوة مجال مغناطيسي أقوى تستخدم في ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي لمشروع Human Connectome (HCP). بالمقارنة مع الماسحات الضوئية 3 Tesla (3T) الأكثر شيوعًا، تقدم 7T العديد من المزايا لدراسة اتصالات الدماغ دقة أعلى. إذ يمكنها التقاط صور بتفاصيل أكثر دقة، مما يسمح للباحثين برؤية الهياكل والوصلات الأصغر داخل الدماغ. وهذا أمر بالغ الأهمية لرسم خرائط الشبكات العصبية المعقدة للشبكة العصبية البشرية. كما تساعد على تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء. فتوفر المجالات المغناطيسية الأقوى صورة أكثر وضوحًا عن طريق تقليل ضوضاء الخلفية في بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي. وهذا يسمح بإجراء تحليل أكثر دقة لنشاط الدماغ والاتصال.
أحد أهم الإنجازات التي حققتها هذه الدراسة هو إنشاء أطلس شبكة الاستثارة التصاعدية بجامعة هارفارد. والأطلس عبارة عن خريطة شاملة للشبكات العصبية في الدماغ. يوفر هذا الأطلس أساسًا تشريحيًا عصبيًا حاسمًا لدمج الإثارة والوعي في الوعي البشري. مما يمكّن الباحثين من فهم العلاقات المعقدة بين مناطق الدماغ المختلفة بشكل أفضل.
مستقبل أبحاث الوعي
إن اكتشاف شبكة الإثارة التصاعدية الافتراضية في الدماغ له آثار بعيدة المدى على علاج مرضى الغيبوبة. لأول مرة، أصبح لدى الباحثين خريطة طريق لفهم الروابط العصبية التي تدعم الوعي. يفتح هذا الإنجاز آفاقًا جديدة للأطباء لاكتشاف والتنبؤ وتعزيز استعادة الوعي لدى المرضى الذين يعانون من إصابات خطيرة في الدماغ. تخيل أنك محاصر في غيبوبة، وغير قادر على الاستجابة للعالم من حولك. إنه سيناريو كابوسي يحدث لآلاف الأشخاص كل عام. ولكن ماذا لو تمكنا من إيقاظهم من سباتهم؟ إن تحديد شبكة الإثارة التصاعدية الافتراضية في الدماغ يوفر بصيصًا من الأمل.
من خلال تحفيز مسارات الدوبامين في المنطقة السقيفية البطنية، قد يتمكن الأطباء من إحياء الوعي لدى مرضى الغيبوبة. ترتبط هذه العقدة المركزية بالعديد من مناطق الدماغ التي تعتبر ضرورية للوعي، مما يجعلها هدفًا رئيسيًا للتدخل العلاجي. وتعد إمكانية إيقاظ المرضى من الغيبوبة بمثابة تغيير في قواعد اللعبة، حيث تقدم فرصة جديدة للحياة للمتضررين. لكن هذا الاكتشاف يتجاوز مرضى الغيبوبة. تعد شبكة الإثارة التصاعدية الافتراضية عنصرًا حاسمًا أيضًا في الوعي البشري ككل، وفهم طريقة عملها يمكن أن يسلط الضوء على مجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية. من النوبات إلى متلازمة موت الرضع المفاجئ (SIDS)، فإن الآثار المترتبة على هذا البحث واسعة النطاق.
مستقبل أبحاث الوعي مشرق، مع تطبيقات محتملة في مجالات متنوعة مثل علم الأعصاب، وعلم النفس، والذكاء الاصطناعي. تخيل عالماً يمكن فيه إيقاظ المرضى الذين يعانون من غيبوبة من خلال تحفيز بسيط للدماغ.
وقد أطلق هذا البحث بالفعل تجارب سريرية، حيث يعمل العلماء بلا كلل لتحفيز شبكة الاستثارة الصعودية الافتراضية لدى المرضى الذين يعانون من غيبوبة بعد إصابة الدماغ المؤلمة. الهدف طموح – إعادة إيقاظ الوعي واستعادة الحياة لمن هم في أمس الحاجة إليها. بينما نتعمق في ألغاز الوعي البشري، هناك شيء واحد واضح: مستقبل أبحاث الوعي لم يكن أكثر إشراقًا من أي وقت مضى. هل تتفق؟
Author: abdalla taha
أحب القراءة ومتابعة العلوم.
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 :