Neural subpopulations in marmoset area MT/MTC detect and discount saccade-related retinal motion
تكشف هذه الدراسة أنه في منطقة MT/MTC لدى قرد المارموسيت، تقوم مجموعات فرعية عصبية متميزة بدمج كل من التفريغ التلازمي وإشارات الحركة البصرية إما لتثبيط أو لتقليل أهمية الحركة الشبكية الناجمة عن حركات العين، مما يدعم الاستقرار الإدراكي للعالم المرئي أثناء حركات العين.
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
لا يتحرك العالم عندما ننظر إليه، ومع ذلك تقفز أعيننا باستمرار من نقطة اهتمام إلى أخرى. هذه القفزات السريعة، التي تسمى "الرمشات السعوية" (saccades)، تحدث عدة مرات في كل ثانية، وتكتسح رؤيتنا عبر المشهد بسرعات يمكن أن تصل إلى 700 درجة في الثانية. لو كان الدماغ ببساطة يسجل كل تحول للصورة على الشبكية، لظهر العالم ككتلة فوضوية متحركة. وبدلاً من ذلك، نحن ندرك مشهداً مستقراً ومستمراً. ولتحقيق ذلك، يجب على النظام البصري أن يعمل بنشاط على تصفية الحركة الناتجة عن حركة أعيننا. عملية التصفية هذه، المعروفة باسم "الكبت السعوي" (saccadic suppression)، هي خدعة أساسية في الإدراك تسمح لنا بالتنقل دون أن نغرق في ضبابية حركتنا الخاصة.
لطالما ناقش العلماء كيف يحقق الدماغ هذا الاستقرار. تشير إحدى النظريات إلى أن الدماغ يستخدم "نسخة" من أمر حركة العين، وهي إشارة تُرسل من مراكز التخطيط الحركي إلى المناطق البصرية لتخبر تلك المناطق بتجاهل الضبابية القادمة. وتقترح نظرية أخرى أن النظام البصري يتفاعل ببساطة مع الحركة الهائلة واسعة المجال التي تحدث أثناء القفزة، مستخدماً تلك الفوضى البصرية نفسها لتحفيز آلية الكبت. وقد نظرت دراسة جديدة أجريت على قرود المارموسيت الآن داخل الدماغ لمعرفة كيف تلعب هاتان الاحتماليتان دوراً في المناطق المسؤولة عن معالجة الحركة. ومن خلال تسجيل نشاط مئات الخلايا العصبية الفردية بينما كانت الحيوانات تنظر إلى مشاهد طبيعية، وشاشات فارغة، وحتى في ظلام دامس، وجد الباحثون أن الدماغ يستخدم مزيجاً من كلتا الاستراتيجيتين، ولكن مع تقسيم مفاجئ للعمل بين أنواع مختلفة من الخلايا العصبية.
ركز الباحثون على منطقتين محددتين في دماغ المارموسيت، وهما منطقتان تُعرفان بخبرتهما في اكتشاف الحركة. لقد زرعوا أجهزة تسجيل دقيقة للاستماع إلى الإشارات الكهربائية للخلايا العصبية الفردية بينما كانت الحيوانات تؤدي مهمة بسيطة: النظر بحرية إلى صور على الشاشة. ولفهم ما الذي يحفز هذه الخلايا العصبية، قام الفريق بتغيير الظروف؛ فأحياناً كانت الحيوانات تنظر إلى صور طبيعية غنية، وأحياناً أخرى، كانت تنظر إلى شاشة رمادية فارغة حيث لا يمكن حدوث أي حركة بصرية أثناء قفزة العين. وفي حالة ثالثة، تم إطفاء الأنوار تماماً، وقامت الحيوانات بحركات عينية في ظلام دامس. وأخيراً، قام الباحثون بمحاكاة التأثير البصري للرمشة السعوية عن طريق تحريك الصورة على الشاشة بينما ظلت أعين الحيوان ثابتة تماماً، مما سمح لهم بفصل الحركة البصرية عن حركة العين الفعلية.
كشفت التسجيلات عن مجموعة متنوعة من الخلايا العصبية، حيث تتفاعل كل منها مع قفزات العين بطريقة مختلفة. حوالي 39 بالمائة من الخلايا أطلقت دفعة من النشاط فور بدء حركة العين تقريباً. كانت هذه "الخلايا ذات الاستجابة المبكرة" مثيرة للاهتمام بشكل خاص لأنها بدت وكأنها تعرف بالضبط الاتجاه الذي تحركت إليه العين. وكان هذا الضبط الاتجاهي صحيحاً سواء كانت الحيوان ينظر إلى صورة معقدة، أو شاشة فارغة، أو حتى في الظلام. وهذا يشير إلى أن هذه الخلايا تتلقى إشارة مباشرة من مراكز الأوامر الحركية في الدماغ، وهي نوع من المذكرة الداخلية التي تقول: "نحن نحرك العين إلى اليمين"، مما يسمح للخلية بتوقع الحركة قبل وصول الضبابية البصرية.
ومع ذلك، فإن القصة لا تتعلق فقط بتلقي مذكرة. فهذه الخلاوة العصبية المبكرة نفسها أطلقت نشاطاً قوياً أيضاً عندما تم تحريك الصورة على الشاشة لمحاكاة الرمشة السعوية، حتى عندما كانت أعين الحيوان ساكنة. وهذا يشير إلى أنها حساسة للغاية للحركة البصرية نفسها. وجد الباحثون أن هذه الخلايا من المرجح أن تدمج كلاً من الإشارة الحركية الداخلية والحركة البصرية الخارجية للكشف عن حدوث الرمشة السدوية. ويبدو أنها تعمل كنظام كشف سريع المفعول، حيث تستخدم الأمر الداخلي للحصول على انطلاقة مبكرة، والحركة البصرية لتأكيد الحدث.
على النقيال من هذه الكواشف المبكرة، تصرفت مجموعة أخرى من الخلايا العصبية بشكل مختلف. هذه الخلايا لم تطلق نشاطاً عند تحرك العين؛ بل سكنت تماماً. كان هذا الكبت أكثر وضوحاً في الخلايا العصبية التي كانت مضبوطة لرؤية التفاصيل الدقيقة والأنماط عالية التباين. فعندما تقفز العين، تتوقف هذه الخلايا عن العمل، مما يؤدي فعلياً إلى إغلاق القناة البصرية لمنع الدماغ من معالجة الضبابية. كانت هذه المجموعة من الخلايا تميل نحو امتلاك موجات كهربائية أعرض، وهي علامة ترتبط غالباً بالخلايا العصبية الاستثارية الأساسية في الدماغ، وهي الخلايا التي ترسل المعلومات إلى أجزاء أخرى من الدماغ.
ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة هو وجود مجموعة فرعية صغيرة من الخلايا العصبية التي عملت كمرشح للواقع. فقد استجابت هذه الخلايا بقوة عندما تم تحريك الصورة على الشاشة لمحاكاة الرمشة السعوية، لكنها ظلت صامتة تماماً عندما قامت الحيوانات بالرمشة السعوية فعلياً. لقد استطاعت التمييز بين الحركة الناتجة عن تحرك العالم والحركة الناتجة عن تحرك العين. أطلق عليها الباحثون وحدات "الإغفال السعوي" (saccadic omission). ولأن هذه الخلايا هي التي تنقل المعلومات إلى بقية الدماغ، فإن قدرتها على تجاهل الحركة الناتجة عن الفعل الذاتي هي على الأرجح المفتاح وراء رؤيتنا لعالم مستقر. فلو تفاعلت هذه الخلايا مع ضبابية قفزة العين، لاضطرب إدراكنا في كل مرة نلتفت فيها حولنا.
كما رسمت الدراسة خريطة لهذه الأنواع المختلفة من الخلايا وربطتها بطبقات محددة داخل أنسجة الدماغ. وُجدت الخلايا سريعة الاستجابة، ذات الاستجابة المبكرة، غالباً في الطبقات العميقة وطبقات المدخلات، حيث بدت وكأنها خلايا تثبيطية يمكنها تخفيف النشاط بسرعة. أما الخلايا التي تجاهلت حركة الرمشات السعوية الحقيقية، فقد وُجدت غالباً في الطبقات السطحية، وهي طبقات المخرجات التي ترسل الإشارات إلى مناطق الدماغ الأخرى. يشير هذا الترتيب إلى دائرة محددة: الخلايا سريعة المفعول والتثبيطية تكتشف حركة العين وتطلق إشارة التثبيط، بينما تستخدم خلايا المخرجات في الطبقات العليا تلك المعلومات لتصفية الضجيج، مما يضمن أن تظل الصورة النهائية المرسلة إلى إدراكنا الواعي ثابتة.
من خلال الجمع بين التسجيلات من المشاهدة الطبيعية، والشاشات الفارغة، والظلام، تمكن الباحثون من فك الاشتباك في المزيج المعقد من الإشارات التي تخلق تجربتنا البصرية المستقرة. لقد وجدوا أن الدماغ لا يعتمد على آلية واحدة لإلغاء ضبابية حركات العين، بل يوظف فريقاً منسقاً من الخلايا العصبية. بعضها يعمل ككواشف سريعة تجمع بين الأوامر الداخلية والإشارات البصرية، بينما يعمل البعض الآخر كمرشحات تتجاهل تحديداً الحركة الناتجة عن أفعالنا. هذا التقسيم للعمل يسمح للدماغ بالحفاظ على رؤية واضحة ومستقرة للعالم، حتى بينما تندفع أعيننا بسرعات هائلة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.