حدد الباحثون منطقةً في المهاد تتنبأ بتأثيرات الحركة على الإدراك البصري وتُلغيها، مما يُتيح تمثيلًا دقيقًا للعالم.
.jpg)
حدد الباحثون منطقة في الدماغ قادرة على تشفير المعلومات لتقليل تشويش الرؤية أثناء حركة الحيوان.
في ستينيات القرن التاسع عشر، أجرى الطبيب هيرمان فون هيلمهولتز تجربة بسيطة لفهم كيفية ثبات العالم أثناء حركة العين. برأس ساكن، أغمض إحدى عينيه وأدار الأخرى لينظر حوله. على الرغم من الحركة السريعة للعين المفتوحة، لاحظ أن صورة المحيط بدت ثابتة وليست ضبابية. بعد ذلك، بدلًا من تحريك العين بشكل طبيعي، دفعها برفق داخل تجويفها بإصبعه ولاحظ الحركة العشوائية للمنظر. لماذا يتحرك العالم عند استخدام قوة خارجية لتحريك العين، بينما لا يتحرك عندما تدور تلقائيًا؟
اقترح فون هيلمهولتز أنه عندما يقرر حيوان تحريك عينيه بشكل طبيعي، تتلقى مناطق معينة من الدماغ نسخة مكررة من هذا الأمر تُسمى النسخة الصادرة، والتي تشير إلى أن الحركة القادمة للعالم هي نتيجة حركة العين وليست حركة فعلية للبيئة. وتغيب هذه الرسالة عندما تُحرك قوة خارجية المجال البصري. يقول توماس فيغا-زونيغا، عالم الأعصاب في معهد العلوم والتكنولوجيا النمساوي (ISTA): "عندما يستحوذ الإصبع على الحركة، فإنه يسلب النسخة الصادرة، ونرى ما يحدث في عالم خالٍ منها". تلعب النسخة الصادرة دورًا حاسمًا في قدرة الحيوان على تمييز حركته عن حركة العالم المحيط، وهو أمر أساسي للإدراك والسلوك المتماسكين.
لطالما أثار فهم الآليات العصبية لهذا التنسيق بين الدماغ والجسم فضول علماء الأعصاب لعقود. أشارت دراسات سابقة إلى أن النسخة الصادرة تنشأ في مناطق مختلفة من المهاد والقشرة الدماغية. والآن، أظهر باحثون في المعهد الدولي لعلم الأعصاب أن منطقة من المهاد، تُسمى النواة الركبية الجانبية البطنية (vLGN)، تعمل كواجهة بين الدوائر العصبية البصرية والحركية، وهي مسؤولة عن تصحيح التشويش الناتج عن الحركة الذاتية. يمكن أن تساعد هذه النتائج التي أُجريت على الفئران، والمنشورة في مجلة Nature Neuroscience، الباحثين على فهم أفضل لكيفية تمثيل حواس الكائن الحي للعالم بدقة، وتمكين السلوك المناسب.
الإدراك البصري معقد ويتطلب تواصلًا سلسًا بين مناطق الدماغ المختلفة. إحدى هذه المناطق التي تدمج الإدراكات البصرية والحسية الأخرى مع الحركة هي التلة العلوية. تستقبل هذه البنية متعددة الطبقات المعلومات البصرية مباشرة من شبكية العين، وبشكل غير مباشر عبر القشرة البصرية. يقول فيغا-زونيغا، أحد مؤلفي الدراسة: "تشبه التلة العلوية خريطة العالم. إنها تعرف مواقع الأشياء في الفضاء". في تجارب سابقة على الرئيسيات، أظهر الباحثون أن التلة العلوية ترسل إشارات إلى مناطق في القشرة تتحكم في حركات العين. لذلك، افترض فيغا-زونيغا وزملاؤه أن الخلايا العصبية التي ترسل المعلومات إلى التلة العلوية يمكن أن تكون مصدرًا للنسخة الصادرة وتصحح التشويش الناتج عن الحركة.
من الوظائف المهمة للنسخة الصادرة حجب بعض المدخلات الحسية للحفاظ على إدراك متماسك للكائن الحي. على سبيل المثال، تتضاءل الإشارات السمعية لدى الصراصير أثناء زقزقتها، حتى لا تفقد حاسة السمع في أوقات أخرى. وبما أن هذا يتم تحقيقه من خلال القمع أو التثبيط، فقد ركز الفريق على vLGN، الذي يشكل اتصالات مثبطة مع الخلايا العصبية في التل العلوي.
.jpg)
استخدم عالما الأعصاب أولغا سيمونوفا وتوماس فيغا-زونيغا، بالتعاون مع زملائهما، نظام تصوير مُصمم خصيصًا لتصوير نشاط دماغ الفئران أثناء يقظة هذه الحيوانات وسلوكها.
Credit: Institute of Science and Technology Austria
أراد فيغا-زونيغا وزملاؤه تحديد كيفية تعديل الشبكة العصبية vLGN لنشاط الخلايا العصبية في الأكمة العلوية لدى فأر مستيقظ يُؤدي سلوكيات متنوعة. قاموا ببناء نظام تجريبي يُمكن فيه للفأر الركض بحرية على كرة صغيرة بينما يُحدقون في دماغه من خلال نافذة صغيرة في جمجمته. باستخدام التصوير بالكالسيوم لتصوير نشاط الخلايا العصبية vLGN، لاحظ الباحثون أن الخلايا العصبية المهادية تستجيب لكل من المحفزات البصرية والحركة، بما في ذلك حركة العين، مما يجعلها مُجهزة جيدًا لتعديل الإشارات البصرية في الأكمة العلوية استجابةً للحركة الذاتية.
ومع ذلك، يبقى السؤال: هل تُنتج الشبكة العصبية vLGN نسخة ناقلة تُساعد على التمييز بين الحركة الذاتية والحركة الخارجية؟ سجل الباحثون استجابات الخلايا العصبية vLGN لحركة العين الطبيعية أو حركة العين المُحاكية من خلال حركة بيئة افتراضية حول الفئران، والتي تُمثل الحركة الذاتية والحركة الخارجية على التوالي. ووجدوا أن خلايا vLGN العصبية تستجيب فقط للحركة الذاتية. بالإضافة إلى ذلك، عندما حجب الفريق نشاط vLGN، أصبحت الاستجابات العصبية لحركة العين في التلة العلوية أطول وأكثر تواتراً، مما يشير إلى أن vLGN يُقصّر الوقت الفعلي للتعرض البصري أثناء الحركة، مما يُقلل من عدم الوضوح.
ولتأكيد ذلك، اختبر فيغا-زونيغا وزملاؤه مدى قدرة الفئران على إدراك العمق، والذي لا يتطلب فقط إدراكًا بصريًا وحركيًا، بل يتأثر سلبًا أيضًا بضبابية الرؤية. ولاحظوا أن الفئران التي حجبوا مُخرجات vLGN لديها أظهرت انخفاضًا في تجنب المنحدرات في المجال السلوكي، مما يُظهر صعوبة في تقدير العمق. بناءً على ذلك، اقترح الباحثون أن vLGN مهمة للإدراك البصري أثناء الحركات الذاتية.
ومع ذلك، يعتقد بعض الباحثين أنه من السابق لأوانه استنتاج ذلك بشكل قاطع. قالت ماريا موروني، عالمة الأعصاب في جامعة بيزا، والتي لم تشارك في الدراسة: "إنهم بحاجة إلى إثبات وجود بوابة معلوماتية على مستوى vLGN تُخبر القشرة الدماغية: 'انظر، ليس العالم الخارجي هو الذي يتحرك، بل أنت الذي يتحرك'". وأضافت: "سيُغير هذا مجال الرؤية النشطة".
أعرب أمان سليم، عالم الأعصاب السلوكي في جامعة كلية لندن والذي لم يُساهم في الدراسة، عن تحفظات مماثلة. وتساءل: "هل لـ vLGN تأثير تعديلي أم أنها تُشفّر المعلومات بنشاط؟". وبينما يُقدّر سليم التوصيف المُعمّق للدوائر والسلوكيات المتعلقة بـ vLGN، فإنه يتطلع إلى الحصول على بيانات حول الحسابات المُفصّلة في كل خطوة، بدءًا من المعلومات القادمة عبر شبكية العين، ووصولًا إلى ما يراه الحيوان عند قيامه بالحركة.
المصدر: