Shared symmetry detection with divergent temporal dynamics in marmosets and humans
تُظهر هذه الدراسة أنه في حين يتشارك قرود المارموسيت والبشر آليات تغذية أمامية قوية وسريعة للكشف عن التماثل البصري، إلا أن قرود المارموسيت تُظهر تباينًا في ديناميكياتها الزمنية من خلال افتقارها إلى المعالجة المستمرة، التي يُرجح أنها مدفوعة بالتغذية الراجعة، للتماثل الدوراني الذي يميز الإدراك البشري.
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
التماثل هو لغة أساسية في العالم المرئي، وهو نمط يبدو أن أدمغتنا مبرمجة للتعرف عليه فوراً. إنه الصورة المرآتية للوجه، أو الأجنحة المتوازنة للفراشة، أو البلاط المتكرر على الأرضية. لعقود من الزمن، عرف العلماء أن الدماغ البشري يمتلك شبكة مخصصة لرصد هذه الأنماط، حيث تضيء مناطق محددة في الجزء الخلفي من الرأس عندما نراها. لكن سؤالاً مركزياً في بيولوجيا طريقة تفكيرنا ظل دون إجابة: هل هذه القدرة هي اختراع بشري خاص، أم أنها سمة مشتركة ورثناها عن أسلافنا من الرئيسيات البعيدين؟ وللعثور على الإجابة، احتاج الباحثون إلى النظر داخل أدمغة الرئيسيات الأخرى، لكن القيام بذلك دون جراحة غازية كان عقبة رئيسية. فبينما اعتمدت الدراسات السابقة في القرود على فحوصات الدماغ التي تُظهر تدفق الدم، لم تستطع تلك الدراسات التقاط التوقيت الكهربائي الخاطف لكيفية معالجة الدماغ للنمط.
لقد نجح فريق من الباحثين الآن في جسر هذه الفجوة من خلال مقارنة كيفية استجابة البشر ومرموزات (marmosets) -وهي نوع من القرود الصغيرة من العالم الجديد- للتماثل البري. فقد ركزوا على نوعين متميزين من الأنماط: الانعكاس، وهو ما يشبه الصورة المرآتية، والدوران، حيث يتكرر الشكل أثناء دورانه. ومن خلال استخدام طريقة غير غازية تسجل الإشارات الكهربائية من فروة الرأس، اكتشفوا أن كلا النوعين يتشاركان قدرة سريعة وتلقائية على اكتشاف التماثل المرآتي. ومع ذلك، عندما تعلق الأمر بالدوران، اختلف النوعان؛ فبينما حافظ البشر على استجابة كهربائية ثابتة ومستمرة للأنماط الدوارة، أظهرت أدمغة المرموزات استجابة قصيرة المدى فقط قبل أن تهدأ. يشير هذا الاكتشاف إلى أن الآلية الأساسية والسريعة لرصد التماثل هي آلية قديمة ومشتركة عبر الرئيسيات، ولكن المعالجة الأكثر تعقيداً واستمراراً التي يستخدمها البشر لتطوير هذه الأنماط بشكل كامل قد تكون تطوراً لاحقاً.
ولإجراء هذه المقارنة، توجب على العلماء التغلب على تحدٍ تقني كبير: تسجيل إشارات دماغية واضحة من القرد دون جراحة قد تضر بالدماغ أو تتطلب وضع أقطاب كهربائية يومياً. صمموا شبكة مخصصة ومرنة من ثلاثين مستشعراً صغيراً تم تثبيتها جراحياً مباشرة على جمجمة ثلاثة ذكور بالغين من نوع المرموز. هذا الجهاز، الذي لم يزن سوى ستة جرامات، عمل كنافذة دائمة على النشاط الكهربائي للدماغ، مما سمح باختبار الحيوانات مراراً وتكراراً عبر جلسات عديدة. تم تدريب المرموزات على الجلوس بهدوء في كرسي أثناء مشاهدة شاشة، حيث كانت تُكافأ بقطرة من العصير مقابل بقائها ساكنة. وفي الوقت نفسه، شاهدت مجموعة من ثلاثة عشر متطوعاً بشرياً نفس الصور تماماً على شاشة أثناء ارتدائهم غطاءً قياسياً من المستشعرات.
لقد صُنعت الصور المعروضة لكلا المجموعتين بعناف شديدة بناءً على قواعد رياضية للتماثل. بعض الأنماط تكرر نفسها عبر خط، وهو ما يُعرف بالانعكاس المزدوج. والبعض الآخر يتكرر عن طريق الدوران حول مركز، وهو ما يُعرف بالدوران رباعي الأوجه. ولضمان أن الدماغ يتفاعل مع التماثل نفسه وليس مجرد التغيرات العشوائية في الصورة، قام الباحثون بتبديل هذه الصور المتماثلة بنسخ مشوشة تبدو مشابهة ولكنها تفتقر إلى النمط. وقاموا بقياس استجابة الدماغ من خلال البحث عن نبضة كهربائية إيقاعية تتوافق مع سرعة وميض الصور. ولأن الدماغ يستجيب بشكل مختلف لجزء التماثل في الصورة مقابل التغير البسيط في الصورة، استطاع الباحثون فصل الإشارتين.
كشفت النتائج عن تشابه مذهل في كيفية تعامل النوعين مع التماثل المرآتي. ففي كل من المرموز والبشر، أنتج الدماغ إشارة كهربائية قوية وثابتة استمرت طوال فترة وجود النمط المرآتي على الشاشة. كانت هذه الإشارة في أقوى حالاتها فوق الجزء الخلفي من الرأس، في مناطق المعالجة البصرية، وكان توقيتها وقوتها متطابقين تقريباً بين النوعين. يشير هذا إلى أن القدرة على اكتشاف الانعكاس هي سمة محفوظة، تطورت على الأرج�ل قبل مئات الملايين من السنين للمساعدة في تمييز الرئيسيات للوجوه والأجساد والكائنات الحية الأخرى في بيئتها.
ومع ذلك، تغيرت القصة عندما نظر الباحثون في الأنماط الدوارة. فبينما استمر الدماغ البشري في إصدار إيقاع كهربائي ثابت طالما كان النمط الدوار مرئياً، استجابت أدمغة المرموز بشكل مختلف؛ حيث أطلقت أدمغة القرود إشارة سريعة وحادة عند ظهور النمط الدوار لأول مرة، لكن هذه الإشارة تلاشت بسرعة، تاركة الدماغ هادئاً لبقية الوقت الذي كانت فيه الصورة موجودة. كان هذا الاختلاف خاصاً بالأنماط الدوارة؛ إذ لا تزال الأنماط المرآتية تنتج الاستجابة الطويلة والثابتة في القرود. وقد استبعد الباحثون احتمال أن يكون هذا بسبب عدم انتباه القرود أو حركة عيونها، حيث كانت الأنماط كبيرة وتم تتبع وحفظ حركات العين.
تشير الدراسة إلى تباين محدد في كيفية معالجة أدمغة الرئيسيات للمعلومات البصرية. يبدو أن الكشف الأولي والسريع عن التماثل هو آلية "تغذية أمامية" مشتركة تعمل بنفس الطريقة في كلا النوعين. لكن القدرة على الحفاظ على تمثيل مستدام لذلك التماثل، وخاصة بالنسبة للدورات الأكثر تعقيداً، يبدو أنها تعتمد على نوع مختلف من نشاط الدماغ، وهو نشاط قوي لدى البشر ولكنه ضعيف لدى المرموز. من المرجح أن هذا النشاط المستدام يتضمن إشارات تدور ذهاباً وإياباً بين أجزاء مختلفة من الدماغ، وهي عملية قد تكون أقل تطوراً في المرموز مقارنة بالبشر أو أقربائهم من نوع المكاك.
من خلال إثبات أن المرموز يمكن استخدامه لدراسة هذه العمليات البصرية المعقدة بنفس دقة البشر، تفتح هذه الدراسة باباً جديداً لعلم الأعصاب. فدماغ المرموز أملس وسهل الوصول إليه، على عكس الأدمغة المتعرجة للمكاك حيث تكون هذه المناطق البصرية مدفونة في الداخل. وهذا يعني أنه في المستقبل، يمكن للعلماء الجمع بين هذه التسجيلات السطحية والقياسات المباشرة والعميقة داخل الدماغ لفهم كيفية عمل هذه الدوائر بدقة. وتؤكد النتائج أنه بينما نتشارك أساساً قديماً ومشتركاً لرؤية التماثل، فإن الدماغ البشري قد أضاف طبقة من المعالجة المستدامة تسمح لنا بالتمسك بهذه الأنماط وتطويرها بطرق قد لا يفعلها غيرنا من الرئيسيات.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.