A Unified World Model in Human Posterior Parietal Cortex

إن الدماغ البشري هو سيد التنبؤ. فقبل أن تلتقط كأساً يتساقط، يكون عقلك قد حسب بالفعل مساره، وسرعته، واللحظة الدقيقة التي سيتحطم فيها. وقبل أن تمد يدك لتناول كوب، تكون قد حاكيت وزن الجسم والقبضة المطلوبة لرفعه. لطالما اشتبه العلماء في أن الدماغ لا يكتفي بمجرد الاستجابة للعالم كما يبدو، بل يحافظ على نموذج داخلي ديناميكي للواقع الفيزيائي. هذا "نموذج العالم" هو محاكاة ذهنية تسمح لنا بفهم كيفية تفاعل الأشياء، وتوقع ما سيحدث بعد ذلك، والتخطيط لحركاتنا الخاصة ضمن ذلك المشهد المتكشف. وبينما أمضى باحثو الذكاء الاصطناعي عقوداً في محاولة بناء مثل هذه النماذج في الآلات، ظل العثور على المعادل البيولوجي في الدماغ البشري لغزاً عميقاً. والسؤال ليس فقط ما إذا كان بإمكاننا التنبؤ بالمستقبل، بل أين في شبكتنا الواسعة من العقول تجري هذه الحسابات الصامتة والمستمرة.

لقد حدد فريق من الباحثين الآن منطقة محددة في الدماغ البشري تبدو وكأنها تعمل كـ "العتاد" لهذا النموذج العالمي. ومن خلال تسجيل النشاط الكهربائي مباشرة من أدمغة شخصين، اكتشفوا أن مجموعة صغيرة من الخلايا العصبية في الجزء العلوي الخلفي من الدماغ، والمعروفة باسم الفص الجداري العلوي، تؤدي ثلاث وظائف متميزة ولكنها مترابطة في آن واحد. هذه الخلايا العصبية لا تكتفي بمجرد التفاعل مع ما يحدث؛ بل تبني فهماً فيزيائياً للمشهد، وتتنبأ بكيفية تغير ذلك المشهد، وتحتفظ بالخطة لما ينوي الشخص القيام به تالياً. وتشير النتائج إلى أن الدماغ لا يستخدم دوائر منفصلة ومعزولة للتفكير في الفيزياء، وتخمين المستقبل، وتخطيط الأفعال، بل يستخدم نظاماً موحداً حيث تكون الخلايا نفسها مسؤولة عن المهام الثلاث جميعها.

تضمنت الدراسة مشاركين اثنين تم زرع مصفوفات أقطاب كهربائية دقيقة في أدمغتهما كجزء من تجربة سريرية للمساعدة في استعادة الحركة بعد إصابات النخاع الشوكي. هذه الأقطاب، التي يبلغ حجم كل منها حجم حبة الرمل، وُضعت في الفص الجداري العلوي، وهي منطقة رُبطت سابقاً بكل من الاستدلال الفيزيائي وتخطيط الحركة في فحوصات الدماغ السابقة. طلب الباحثون من المشاركين أداء سلسلة من المهام بينما كانت الأقطاب تسجل أنماط إطلاق الخلايا العصبية الفردية. في إحدى المهام، شاهد المشاركون مقاطع فيديو لأبراج مكونة من كتل بدت غير مستقرة، وكان عليهم تحديد ما إذا كان البرج سيسقط إلى اليسار أو اليمين، أو مجرد عد عدد الكتل الزرقاء مقابل الصفراء. وفي مهمة أخرى، شاهدوا مقاطع فيديو طبيعية لأحداث فيزيائية، مثل مطرقة تدق مسماراً، أو تفاعلات اجتماعية، مثل أشخاص يضحكون.

أظهرت النتائج أن الخلايا العصبية في هذه المنطقة من الدماغ أضاءت تحديداً عندما كان المشاركون منخرطين مع العالم المادي. فعندما شاهد المشاركون أبراج الكتل أو مقاطع الفيديو للأحداث الفيزيائية، أطلقت الخلايا العصبية نبضاتها بقوة أكبر بكثير مما فعلت عند مشاهدة الفيديوهات الاجتماعية أو مهمة عد الألوان البسيطة. لم يكن هذا التفضيل للاستدلال الفيزيائي رد فعل عابراً؛ إذ إن نفس المجموعة من الخلايا العصبية التي استجابت لأبراج الكتل استجابت أيضاً لمقاطع فيديو لقطع الدومينو المتساقطة والبلابل الدوارة. وجد الباحثون أن هذه الخلايا العصبية لم تكن تتفاعل فقط مع المدخلات البصرية، بل كانت تبني بنشاط نموذجاً للمشهد؛ فقد استطاعت التمييز بين البرج المستقر وغير المستقر، واستجابت بشكل مختلف لمطرقة تضرب مسماراً مقابل شخص يصافح آخر.

والأهم من ذلك، كشفت الدراسة أن هذه الخلايا العصبية كانت تتنبأ بالمستقبل أيضاً. ففي تجربة منفصلة، شاهد المشاركون مقاطع فيديو لأجسام تتحرك نحو هدف ما. في بعض الأحيان كان الجسم يصطدم بالهدف، وفي أحيان أخرى كان يخطئه. وجد الباحثون أن الخلايا العصبية بدأت تعمل بنمط مختلف قبل مئات المللي ثانية من وقوع الاصطدام الفعلي. فإذا كان الجسم سيصطدم، كانت الخلايا العصبية تطلق نمطاً معيناً يختلف عن النمط الذي يظهر عندما يخطئ الجسم الهدف. حدث هذا حتى قبل أن يلمس الجسم أي شيء، مما يشير إلى أن الدماغ كان يجري محاكاة للنتيجة. ومن المثير للاهتمام أن هذه القدرة التنبؤية تعمت عبر سيناريوهات مختلفة؛ حيث استطاعت الخلايا العصبية التنبؤ بالاصطدام سواء كان الجسم يتدحرج على الأرض أو يطير في الهواء، مما يشير إلى فهم عميق للقوانين الفيزيائية وليس مجرد حفظ مقاطع فيديو محددة.

كانت القطعة الأخيرة من اللغز هي الارتباط بالفعل. طُلب من المشاركين تخيل القيام بأحد فعلين باستخدام أيديهم: إما لمس جسم بقبضة اليد أو سحب مقبض بأصابعهم. الخلايا العصبية نفسها التي كانت مشغولة بنمذجة فيزياء العالم والتنبؤ بالاصطدامات كانت أيضاً تشفر الفعل الذي ينوي الشخص القيام به. وجد الباحثون أن عدداً كبيراً من الخلايا العصبية الفردية كانت تقوم بالوظائف الثلاث معاً: فقد فضلت مهام الاستدلال الفيزيائي، وتنبأت بنواتج الأجسام المتحركة قبل حدوثها، وأرسلت إشارات لحركة اليد التي ينوي الشخص القيام بها. يشير هذا التقارب إلى أن الدماغ لا يحتفظ بهذه الوظائف في أقسام منفصلة، بل إن نفس الجمهرة العصبية تدمج فهم العالم المادي، والتنبؤ بحالته المستقبلية، وتخطيط أفعالنا، في عملية واحدة متماسكة.

لقد توخى الباحثون الدقة لاستبعاد التفسيرات الأخرى. لم تكن الخلايا العصبية تستجيب ببساطة لأن المهام كانت أصعب أو لأن المشاركين كانوا يولون اهتماماً أكبر؛ فقد صُممت مهام الضبط لتكون بنفس الصعوبة والجاذبية، ومع ذلك ظلت الخلايا العصبية هادئة. ولم تكن تستجيب لمجرد وجود أجساد بشرية أو حركات مقصودة في الفيديوهات، حيث استجابت الخلايا بقوة للأحداث الفيزيائية التي لا تشمل بشراً على الإطلاق. كانت النتائج متسقة عبر جلسات تسجيل متعددة وظلت صحيحة حتى عند النظر إلى نشاط الخلايا العصبية الفردية بدلاً من مجرد متوسط المجموعة. ورغم أن الدراسة كانت محدودة بمشاركين اثنين ومنطقة صغيرة من الدماغ، إلا أن الأدلة تشير إلى وجود نظام موحد في الفص الجداري العلوي البشري يعمل كمحاكي آني للعالم المادي، مما يسمح لنا بالتنقل والتنبؤ والعمل داخل بيئتنا بسرعة ودقة فائقتين.