Hemispheric Fingerprinting: Identifying left and right hemispheres using functional connectivity
تُظهر هذه الدراسة، باستخدام التعلم الخاضع للإشراف على بيانات مشروع الـ "هومان كونيكتوم" (Human Connectome Project)، أن أنماط الاتصال الوظيفي يمكنها التمييز بدقة بين نصفي الدماغ الأيسر والأيمن، رغم أن هذه الأنماط لا يمكنها التنبؤ بشكل موثوق بمدى استخدام الفرد ليده المهيمنة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل دماغك كقصر مكون من طابقين صاخبين. لفترة طويلة، اعتقد العلماء أن الطابقين —النصفين الأيسر والأيمن— كانا متطابقين تمامًا مثل المرآة، كتوأم متماثل يعيش في نفس المنزل. لديهما نفس عدد الغرف، ونفس الممرات، ونفس التخطيط الأساسي. ولكن إذا نظرت عن كثب، ستجد أن الطابق الأيسر هو سيد الكلمات والقواعد، بينما الطابق الأيمن هو ساحر الخرائط والوجوه والألغاز المكانية. تسمى هذه "التخصص" بـ "الجانبية" (lateralization). وهذا هو السبب في أن خدشًا في الجانب الأيسف من دماغك قد يجعلك تنسى كيف تتحدث، بينما خدش في الجانب الأيمن قد يجعلك تضل الطريق في غرفة معيشتك الخاصة.
لطالما تساءل العلماء: ما مدى اختلاف هذين الطابقين حقًا؟ هل هما متميزان بما يكفي بحيث لو سلمت لمحقق مخططًا لأحد الطابقين فقط، يمكنه أن يخبرك على الفور من أي جانب من المنزل جاء هذا المخطط؟ وهل تغير اليد المفضلة للشخص (اليسرى أم اليمنى) معمارية المنزل؟ هذا هو السؤال الذي سعى فريق من الباحثين لحله باستخدام تقنية تسمى "الاتصال الوظيفي". فكر في هذا ليس كالبحث في الطوب والملاط، بل كالإصغاء إلى المحادثات التي تجري بين الغرف. عندما لا تفعل شيئًا محددًا، لا تزال غرف دماغك تدردش مع بعضها البعض بأنماط معينة. أراد الباحثون معرفة ما إذا كانت "أنماط الدردشة" هذه فريدة بما يكفي لتعمل كبصمة للنصف الأيسد أو الأيمن من الدماغ.
تجربة بصمة الدماغ العظمى
في هذه الدراسة، عمل الباحثون كمحققين رقميين، مستخدمين برنامج حاسوبي لتحليل "دردشة" غرف الدماغ لمئات الأشخاص. استخدموا بيانات من مشروع "الهيكل العصبي البشري" (Human Connectome Project)، وهو مكتبة ضخمة من فحوصات الدماغ. كانت مهمتهم الأولى بسيطة: هل يمكن للحاسوب أن ينظر إلى الاتصالات داخل نصف كرة مخي أيسر فقط أو نصف كرة أيمن فقط، ويخمن بشكل صحيح: "آه، هذا هو الجانب الأيسر!" أو "هذا هو الجانب الأيمن!"؟
كانت الإجابة بنعم مدوية، سحرية تقريبًا. فعندما تم تدريب الحاسوب على الأشخاص الذين يستخدمون اليد اليمنى (والذين يشكلون غالبية السكان)، أصاب في تخمينه أكثر من 90% من المرات. وفي الواقع، عندما اختبروه على المجموعة بأكملها، كان الحاسوب واثقًا جدًا لدرجة أنه أصاب بنسبة تقترب من 100%. كان الأمر كما لو أن الحاسوب استطاع سماع "لهجة" محددة في الطريقة التي يتحدث بها الجانب الأيسر مع نفسه، وهي تختلف تمامًا عن لهجة الجانب الأيمن.
ولكن ما الذي جعل الحاسوب جيدًا جدًا في ذلك؟ بحث الباحثون في البيانات للعثور على "الدليل القاطع" للاتصالات. واكتشفوا أن الاختلافات الكبرى لم تكن في غرف اللغة نفسها، وهو ما كنا نعرفه بالفعل. بدلاً من ذلك، كان السر يكمس في كيفية تحدث غرف اللغة مع "شبكة الوضع الافتراضي" (منطقة أحلام اليقظة في الدماغ) و"الشبكة الجبهية الجدارية" (المدير المسيطر في الدماغ). كان للجانب الأيسف طريقة محددة جدًا في الدردشة مع هذه المناطق الأخرى، بينما كان للجانب الأيمن طريقة مختلفة. اتضح أن "المصافحة" بين هذه الشبكات الرئيسية هي فريدة لكل جانب.
لغز اليد اليسرى
بعد ذلك، تناول الباحثون سؤالًا أكثر تعقيدًا. نظرًا لأن الأشخاص الذين يستخدمون اليد اليسرى غالبًا ما يتم استبعادهم من دراسات الدماغ لأن عقولهم تُعت/ تُعتبر أكثر "ارتباكًا"، أرادوا معرفة ما إذا كان بإمكانهم تحديد مدى استخدام الشخص ليده (اليمنى أم اليسرى) بمجرد النظر إلى دردشة دماغه. هل يمكن للحاسوب أن ينظر إلى فحص للدماغ ويقول: "هذا الشخص يستخدم يده اليسرى"؟
هنا، تأخذ القصة منعطفًا. لقد فشل الحاسوب فشلًا ذريعًا. حتى مع كل تلك البيانات، لم يستطع التمييز بشكل موثوق بين دماغ شخص يستخدم يده اليسرى وشخص يستخدم يده اليمنى. كانت "بصمة" استخدام اليد باهتة جدًا بحيث يصعب العثور عليها. ومع ذلك، وجدت الدراسة إشارة مثيرة للاهتمام: كانت أنصاف كرات دماغ الأشخاص الذين يستخدمون اليد اليسرى تبدو أكثر تشابهًا مع بعضها البعض مما هي عليه لدى مستخدمي اليد اليمنى. تخيل أن مستخدمي اليد اليمنى لديهم طابقان يبدوان كأنهما نوعان مختلفان تمامًا من الموسيقى، بينما تبدو طوابق مستخدمي اليد اليسرى أشبه بـ "ريمكس" لنفس الأغنية. كلما زاد استخدام الشخص ليده اليسرى، بدا الطابقان متشابهين أكثر، لكن ليس لدرجة تجعل الحاسوب يرتبك بشأن أي جانب هو.
ماذا يعني هذا
يؤكد الباحثون بحذر أنه بينما يمكنهم بسهولة تمييز الجانب الأيسر مقابل الأيمن من الدماغ، إلا أنهم لم يفكوا شفرة استخدام اليد بعد. الاختلافات بين أدمغة مستخدمي اليد اليسرى واليمنى حقيقية، لكنها دقيقة ولا تظهر بوضوح في هذا النوع المحدد من تحليل "الدردشة".
ومع ذلك، فإن نجاح "بصمة نصف الكرة المخي" يفتح أبوابًا جديدة ومثيرة. نظرًا لأن الحاسوب يمكنه الآن التمييز بين نصف كرة مخي أيسر وأيمن بدقة عالية، يمكن للعلماء استخدام هذه الأداة لدراسة ما يحدث عندما تسوء الأمور. على سبيل المثال، إذا تعرض شخص لسكتة دماغية ألحقت الضرر بالجانب الأيسر من دماغه، يمكن للأطباء استخدام هذه الطريقة لمعرفة ما إذا كان الجانب الأيمن يحاول "التصرف كأن" الجانب الأيس هو الذي يعمل، ليأخذ مكان الوظائف المفقودة. كما يمكن أن يساعد في تتبع كيف يصبح جانبا الدماغ أكثر تميزًا مع نمو الأطفال، أو إذا بدأت الحدود بينهما تتلاشى مرة أخرى مع تقدم العمر.
باختصار، إن نصفي الدماغ متميزان بالفعل بما يكفي لتحديدهما من خلال أنماط محادثتهما الفريدة، لكن قصة استخدام اليد اليسرى تظل أكثر غموضًا، حيث تختبئ في التشابهات الدقيقة بين الجانبين بدلاً من وجود اختلاف واضح وصاخب.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.