Active gaze behavior organizes V1 activity in freely-moving marmosets

غالبًا ما يُنظر إلى الرؤية على أنها نافذة سلبية يدخل من خلالها العالم إلى أعيننا ببساطة، ولكن بالنسبة للرئيسيات، بما في ذلك البشر، فإن الرؤية عملية نشطة. فنحن لا نكتفي بمجرد التحديق في مشهد ما؛ بل نحرك أعيننا باستمرار لاستخلاص التفاصيل، وننقل تركيزنا من نقطة إلى أخرى في نمط إيقاعي سريع. هذا السلوك، المعروف باسم "حركة العين" (gaze)، هو الطريقة التي نبني بها صورة واضحة لما يحيط بنا. ولعقود من الزمن، درس العلماء كيفية معالجة الدماغ لهذه الصور، لكن معظم تلك الأبحاث أُجريت على حيوانات تجلس ساكنة ورؤوسها مثبتة في مكانها. وبينما توفر هذه الطريقة رؤية محكومة للدماغ، إلا أنها تجرد العملية من الحركات ذاتها التي تحدد كيف نرى بالفعل. والسؤال الذي ظل دون إجابة هو كيف تعمل المراكز البصرية في الدماغ عندما يكون الحيوان حرًا في الحركة والاستكشاف والنظر حوله كما يفعل بشكل طبيعي.

لقد خطا فريق من الباحثين الآن خطوة لسد هذه الفجوة من خلال دراسة حيوانات المارموسيت (المرموزيت)، وهي نوع من الرئيسيات الصغيرة النشطة والفضولية بطبيعتها. ولفهم كيفية عمل الدماغ في بيئة واقعية، قاموا بتجهيز هذه الحيوانات بنظام خفيف الوزن يُثبت على الرأس لتتبع حركات العين بدقة عالية. وفي الوقت نفسه، سجلوا النشاط الكهربائي لمجموعات من الخلايا العصبية الفردية في القشرة البصرية الأولية، وهي الجزء من الدماغ الذي يستقبل ويعالج المعلومات البصرية لأول مرة. ومن خلال ترك حيوانات المارموسيت تتحرك بحرية مع مراقبة كل من حركات عيونها ونشاط دماغها، استطاع العلماء مراقبة كيف تعمل الرؤية عندما لا تُجبر على حالة ثابتة واصطناعية.

تظهر النتائج أن نشاط هذه الخلايا الدماغية مرتبط ارتباطًا وثيقًا بما يراه الحيوان، ولكن توقيت هذا النشاط يتم تنظيمه بواسطة حركات عين الحيوان نفسه. فعندما حركت حيوانات المارموسيت عيونها، استجاب الدماغ بطريقة تعتمد كليًا على ما إذا كان هناك شيء ليُرى أم لا. فإذا أُزيل المدخل البصري، اختفت الأنماط المحددة لنشاط الدماغ المرتبطة بحركة العين إلى حد كبير. وهذا يشير إلى أن الدماغ لا يتفاعل فقط مع فعل تحريك العينين، بل يتفاعل مع الجمع بين الحركة والعالم البصري الذي تكشفه تلك الحركة.

كما كشفت الدراسة أيضًا أن أجزاء مختلفة من حركة العين تثير استجابات مختلفة في الدماغ. فعندما يعيد الحيوان توجيه نظره بسرعة إلى بقعة جديدة، تظهر الخلايا الدماغية نمطًا متميزًا من انخفاض النشاط، وهو نوع من التثبيط. ومباشرة بعد هذا التحول السريع، عندما يثبت الحيوان نظره للنظر إلى جسم معين، يتغير النشاط مرة أخرى، ليظهر تعزيزًا أو دفعة واضحة في الاستجابة. وترتبط هذه الدفعة أثناء مرحلة النظر المستقر مباشرة بالمعلومات البصرية التي تدخل العين. ويبدو أن الدماغ يستعد للحظة الرؤية التالية عن طريق ضبط حساسيته بناءً على الحركة السابقة.

علاست علاوة على ذلك، فإن حجم تحركات العين الطبيعية التي يقوم بها الحيوان يؤثر على كيفية تنظيم الدماغ للمعلومات البصرية التي يتلقاها خلال لحظة النظر التالية. فقد وجد الباحثون أن مقدار هذه الحركات الطبيعية يشكل كيفية تعزيز الدماغ لاستجابته عندما يثبت الحيوان نظره أخيرًا على شيء ما. وهذا يشير إلى وجود نظام ديناميكي حيث يعمل فعل النظر حول العالم باستمرار على ضبط قدرة الدماغ على معالجة ما يراه لاحقًا. ومن خلال وضع منهجية لدراسة النظام البصري لدى الرئيسيات المتحركة بحرية، يفتح هذا العمل نافذة جديدة لفهم كيفية عمل الرؤية في الواقع المعقد والمتغير للحياة اليومية، متجاوزًا حدود القفص المختبري إلى الطبيعة الحقيقية للإبصار.