A cognitive representation in primary visual cortex modulated by vision
تُظهر هذه الدراسة أنه في حالة تنقل الجرذان في الظلام، يقوم جزء كبير من عصبونات القشرة البصرية الأولية (V1) بترميز خرائط معرفية للحركة غير مرتبطة بالمدخلات البصرية، بدلاً من ترميز المدخلات البصرية نفسها، حيث تعمل الرؤية لاحقاً على تعديل هذا التمثيل الداخلي بدلاً من استبداله.
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
لعقود من الزمن، كانت القصة المعتادة حول كيفية رؤيتنا هي عبارة عن سباق تتابع مباشر؛ حيث يصطدم الضوء بالعين، وينتقل إلى الجزء الخلفي من الدماغ، ويحفز سلسلة من التفاعلات في القشرة البصرية الأولية، وهي منطقة تُعرف باسم V1. في هذه الرؤية الكلاسيكية، تُعتبر V1 شاشة سلبية، مجرد جهاز عرض بيولوجي يعرض ببساطة ما تنظر إليه العيون؛ فإذا رأت العيون شجرة، تضيء V1 بشكل الشجرة، وإذا رأت الجدار، تُظهر جداراً. وكان يُعتقد أن وظيفة الدماغ تتمثل في التفاعل مع العالم الخاري، بينما تلعب الأفكار أو الذكريات الداخلية دوراً ثانوياً وخلفياً فقط. لكن هذه الصورة البسيطة تغفل جزءاً حاسماً من كيفية تنقل الحيوانات، بما في ذلك البشر، في حياتهم؛ فنحن لا نكتفي بمجرد التفاعل مع ما هو أمامنا، بل نقوم باستمرار بتشغيل محاكاة ذهنية لمكان وجودنا، وأين كنا، وإلى أين نحن ذاهبون. والسؤال الذي حير العلماء طويلاً هو ما إذا كانت هذه الخريطة الداخلية توجد فقط في مراكز الذاكرة العميقة في الدماغ، أم أن المرحلة الأولى من الرؤية تشارك أيضاً في تشغيل تلك الخريطة.
قرر فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، وجامعة روتشستر اختبار هذه الفكرة عبر مراقبة أدمغة الجرذان أثناء تنقلها في متاهة. ركزوا على القشرة البصرية الأولية، وهو الجزء الذي يعالج عادةً ما تراه العيون. ولرؤية ما يحدث عندما لا يكون لدى العيون شيء لتراه، قاموا بتدريب الجرذان على قطع مسار محدد في ظلام دامس. كان على الجرذان تعلم متاهة على شكل حرف W، بالتحرك من نقطة انطلاق مركزية إلى أحد ذراعي المتاهة الخارجيين، ثم العودة، مع التناوب بينهما في كل رحلة. وبمجرد أن أتقنت الجرذان المسار، سجل الباحثون نشاط آلاف الخلايا العصبية في القشرة البصرية بينما كانت الحيوانات تركض في المتاهة في الظلام.
جاءت النتائج مفاجئة تماماً للرؤية التقليدية. فعلى الرغم من أن الجرذان كانت في ظلام دامس ولم تستطع رؤية أي شيء، إلا أن أغلبية كبيرة من الخلايا العصبية في قشرتها البصرية كانت تعمل بطريقة منظمة للغاية. لم تكن هذه الخلايا العصبية نشطة بشكل عشوائي، بل كانت تتبع تقدم الجرذ على طول المسار. ومع تحرك الجرذ للأمام، كانت مجموعات محددة من الخلايا العصبية تضيء في تسلسل يطابق موقع الحيوان. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن هذا النشاط لم يكن مرتبطاً بموقع مادي محدد في الغرفة؛ بل استجابت الخلايا العصبية لـ "هيكل" المسار. فإذا كان الجرذ ينعطف يساراً، فإن مجموعة محددة من الخلايا العصبية ستعمل عند نفس النقطة في المنعطف، سواء كان الجرذ في الجانب الأيسر من المتاهة أو الأيمن. لقد أنشأ الدماغ تمثيلاً ذهنياً للرحلة نفسها، بشكل مستقل عن أي مدخل بصري.
ثم أعاد الباحثون تشغيل الأضواء لمعرفة كيفية تفاعل هذه الخريطة الداخلية مع الرؤية الحقيقية. وضعوا أنماطاً بصرية، مثل النقاط أو الخطوط، على جدران المتاهة. وعندما ركضت الجرذان في المتاهة مع تشغيل هذه الأضواء، لم تتحول القشرة البصرية ببساطة لعرض الأنماط الموجودة على الجدران، بل بقيت الخريطة الداخلية للمسار هي الإشارة المهيمنة. عملت المحفزات البصرية مثل "مفتاح التحكم في مستوى الصوت"، حيث ترفع أو تخفض نشاط الخلايا العصبية التي تتبع المسار بناءً على ما تراه الجرذ، لكنها لم تستبدل الخريطة. كان الدماغ لا يزال يشغل نموذجه الداخلي للرحلة، وكان المدخل البصري مجرد أداة لضبط شدة ذلك النموذج. وهذا يشير إلى أنه بالنسبة لجزء كبير من القشرة البصرية، فإن التمثيل الداخلي للعالم هو المحرك الأساسي للنشاط، بينما تعمل الرؤية كمعدل وليس كمصدر وحيد للمعلومات.
وللتأكد من أن نشاط تتبع المسار هذا مرتبط حقاً بأنظمة الذاكرة في الدماغ، سجل الباحثون أيضاً من الحصين (hippocampus)، وهو منطقة عميقة في الدماغ مشهورة بتخزين الخرائط المكانية والذكريات. بحثوا عن لحظات النشاط المكثف للدماغ المعروفة باسم "موجات ريلز الموجة الحادة" (sharp-wave ripples)، والتي تحدث عندما يكون الحيوان في حالة راحة أو سكون، وتُعرف بأنها مرتبطة بترسيخ الذكريات. ووجدوا أن الخلايا العصبية المحددة في القشرة البصرية التي تتبع المسار في الظلام كانت متزامنة بدقة مع الحصين خلال هذه الموجات. يشير هذا التنسيق إلى أن القشرة البصرية ومركز الذاكرة يعملان معاً كفريق واحد، ويتشاركان النموذج الداخلي نفسه للعالم حتى عندما لا يتحرك الحيوان.
تتحدى هذه النتائج الاعتقاد السائد منذ فترة طويلة بأن القشرة البصرية ليست سوى مستقبل سلبي للضوء. بدلاً من ذلك، تظهر الدراسة أن هذا الجزء من الدماغ يبني بنشاط تمثيلاً معرفياً لتقدم الحيوان في مهمة ما. فالقشرة البصرية لا تنتظر فقط أن ترسل العيون صورة، بل تحتفظ بمحاكاة جارية للرحلة، والتي يتم ضبطها بدقة من خلال ما تراه العيون بالفعل. يوحي هذا الاكتشاف بأن إدراكنا للعالم يُبنى على أساس من التوقعات والذكريات الداخلية، مع لعب المدخلات الحسية دوراً داعماً في صقل تلك الصورة. إن هذا يغير فهمنا لكيفية عمل الدماغ، مما يشير إلى أن حتى المناطق الحسية الأساسية منخرطة بعمق في المهمة المعرفية المعقدة المتمثلة في التنقل في الحياة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.