ما هو الشيء المشترك بين دماغ الدلفين والإنسان والكنغر؟

أثبت فحص الدماغ لنحو 130 نوعا من الثدييات أن قدرة الدماغ على نقل المعلومات من مكان إلى آخر هي نفسها في جميع الثدييات

أجرى باحثون من مجالات مختلفة من جامعة تل أبيب فحصا متقدما بالرنين المغناطيسي لأدمغة حوالي 130 نوعا من الثدييات، بهدف تحديد مستوى الاتصال داخل الدماغ

سؤال المليون دولار الذي لا يزال يشغل عالم البحث هو كيف يعمل الدماغ. حتى يومنا هذا، يُعتقد على نطاق واسع أن نشاط أدمغتنا، نحن البشر، أكثر تقدمًا من نشاط الحيوانات، ولكن في دراسة أولى من نوعها أجريت في جامعة تل أبيب، تم الحصول على نتيجة مفاجئة: خلافًا للاعتقاد الشائع، اتضح أن التطور شكل أدمغة جميع الثدييات بطريقة مماثلة: مستوى الاتصال، أي أن كفاءة نقل المعلومات من مكان إلى آخر في الجهاز العصبي هي نفسها في جميع الثدييات، بما في ذلك البشر. ومن النتائج الأخرى التي تم اكتشافها هي "آلية التعويض"، حيث يعوض الدماغ عن الاتصال العالي في منطقة معينة مع اتصال منخفض نسبيًا في منطقة أخرى، للحفاظ على التوازن في الملخص العام.

تصميم تطوري فائز

في دراسة أجريت تحت قيادة البروفيسور يانيف عساف من كلية علم الأعصاب والكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية والمدرسة الأرجوانية لعلم الأعصابوالبروفيسور يوسي يوفال من مدرسة علم الحيوان, متحف شتاينهارت للطبيعة والمدرسة الأرجوانية لعلم الأعصابوأجرى الباحثون فحصاً متقدماً بالرنين المغناطيسي لأدمغة نحو 130 نوعاً من الثدييات، بهدف التعرف على مستوى الاتصال داخل الدماغ.

"إن الاتصال الدماغي، أي كفاءة نقل المعلومات من مكان إلى آخر في الدماغ، هو سمة مركزية ذات أهمية كبيرة لعمل الدماغ. يقول البروفيسور عساف: "يفترض العديد من الباحثين أن مستوى الاتصال في دماغ الإنسان أعلى بكثير من مستوى الاتصال لدى الحيوانات الأخرى، كتفسير محتمل للأداء العالي للحيوان البشري". من ناحية أخرى، يوضح البروفيسور يوفال أنه "من المعروف أن الميزات والوظائف المهمة بشكل خاص يتم الحفاظ عليها أثناء التطور. على سبيل المثال، جميع الثدييات لديها أربعة أطراف. وأردنا في الدراسة اختبار الفرضية القائلة بأن اتصال الدماغ هو سمة أساسية لهذا النوع، الذي لا يتغير من حيوان ثديي إلى حيوان ثديي، بغض النظر عن حجمه وبنية الدماغ. ولهذا استخدمنا أدوات بحث متقدمة."

"لقد اكتشفنا أن الاتصال في الدماغ لا يعتمد على حجم أو بنية الدماغ. بمعنى آخر، تحافظ أدمغة جميع الثدييات، من البشر إلى الفئران، ومن الأبقار إلى الدلافين، على نفس مستوى الاتصال، وتصل المعلومات من مكان إلى آخر في الدماغ بنفس الكفاءة". "بالإضافة إلى ذلك، وجدنا أنه من أجل الحفاظ على التوازن، يحتفظ الدماغ بآلية التعويض: عندما يكون الاتصال بين نصفي الدماغ (نصفي الكرة الأرضية) مرتفعًا، يكون الاتصال بين نصفي الكرة الأرضية منخفضًا، والعكس صحيح. "

وشارك في الدراسة باحثون من المستشفى البيطري بجامعة بيت دغان. من مدرسة بلافاتنيك لعلوم الكمبيوتر وكلية الطب في التخنيون. تم نشر المقال في مجلة Nature Neuroscience المرموقة في يونيو 2020.

^{الثدييات الذكية}

لا يهم حجم

في المرحلة الأولى، أجرى الباحثون فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي بتكنولوجيا متقدمة لأدمغة ثدييات من حوالي 130 نوعاً مختلفاً (جميع الأدمغة مأخوذة من حيوانات ميتة، ولم يُقتل حيوان واحد لغرض الدراسة)، بدءاً بأدمغة صغيرة خفافيش تزن 10 جرامات وتنتهي بدلافين تزن مئات الكيلوجرامات. ولم يتم فحص أدمغة حوالي 100 من هذه الثدييات من قبل، لذلك أنشأ البحث قاعدة بيانات مبتكرة وفريدة من نوعها في العالم.

بالإضافة إلى ذلك، تم فحص أدمغة 32 شخصًا حيًا بنفس الوسائل. أتاحت التكنولوجيا الفريدة، التي تحدد المادة البيضاء في الدماغ، إعادة بناء شبكة الدماغ: امتدادات الخلايا العصبية في الدماغ التي تستخدم لنقل المعلومات، والعقد التي تلتقي فيها الامتدادات وتنقل المعلومات فيما بينها.

وكان التحدي التالي هو مقارنة فحوصات الحيوانات من الأنواع المختلفة، التي تختلف أدمغتها كثيرًا عن بعضها البعض في الحجم و/أو البنية. ولتحقيق هذه الغاية، استخدم الباحثون نظرية الشبكة، وهو مجال من الرياضيات سمح لهم بقياس وتطبيق مقياس موحد للاتصال على جميع الأدمغة، أي عدد عقد الخلايا العصبية التي تحتاجها معلومات معينة للانتقال من مكان إلى آخر. في الدماغ.

يوضح البروفيسور عساف: "يتكون دماغ الحيوان الثديي من نصفي الكرة الأرضية المتصلين ببعضهما البعض من خلال نظام من الألياف (امتدادات الخلايا العصبية) التي تنقل المعلومات". "لقد اختبرنا كل دماغ وقمنا بمسح أربعة مؤشرات للاتصال: مستوى الاتصال داخل كل من نصفي الكرة الأرضية، الأيسر والأيمن؛ مستوى الاتصال بين نصفي الكرة الأرضية. ومستوى الاتصال للدماغ بأكمله. لقد وجدنا أن المؤشر العام لاتصال الدماغ متشابه جدًا في جميع الثدييات، بما في ذلك البشر. بمعنى آخر: تأتي المعلومات من مكان إلى آخر في الدماغ من خلال نفس عدد العقد العصبية الموجودة في أدمغة جميع الثدييات، سواء كان دماغها ضخمًا أو صغيرًا. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن العقول المختلفة تستخدم استراتيجيات مختلفة للحفاظ على نفس الاتصال الشامل. وفي بعض الأدمغة وجدنا اتصالاً قوياً داخل نصفي الكرة الأرضية واتصالاً أضعف بينهما، وفي البعض الآخر العكس هو الصحيح".

"بالإضافة إلى ذلك، اكتشفنا أن الاختلافات في التعويض في مستوى الاتصال بين أجزاء مختلفة من الدماغ لا تميز الأنواع المختلفة فحسب، بل أيضًا الأفراد المختلفين من نفس النوع"، يكشف البروفيسور يوفال. "وبعبارة أخرى، حتى بين الجرذان أو الخفافيش أو البشر هناك أفراد لديهم اتصال أكثر داخل نصف الكرة الأرضية وأقل بين نصفي الكرة الأرضية، والعكس صحيح. من المثير للاهتمام التكهن بكيفية تأثير أنواع الاتصال المختلفة على الوظائف المعرفية المختلفة والقدرات البشرية مثل الرياضة أو الموسيقى أو الرياضيات. وفي الأبحاث المستقبلية نعتزم التركيز على هذه الأسئلة."

قانون عالمي جديد

"في بحثنا كشفنا عن قانون عالمي: قانون الحفاظ على الاتصال في الدماغ. ومعنى القانون هو أن مستوى كفاءة نقل المعلومات في الجهاز العصبي للدماغ هو نفسه في جميع الثدييات، بما في ذلك الإنسان، بغض النظر عن حجم وبنية الدماغ،" يختتم البروفيسور عساف. "لقد اكتشفنا أيضًا آلية تعويض الدماغ، والتي توازن مستوى الاتصال في الدماغ الفردي. وتعني هذه الآلية أن الاتصال العالي في منطقة معينة، والذي ينعكس على موهبة خاصة في منطقة معينة (مثل الرياضة أو الموسيقى)، يتوازن دائمًا مع اتصال منخفض نسبيًا في منطقة أخرى من الدماغ. وفي الدراسات التالية، سوف ندرس ميزات محددة وعمليات التعلم، وكيف يعوض الدماغ عن سماكة الاتصالات في منطقة معينة.

للمادة العلمية

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• من الممكن "مراقبة" عملية التمثيل الغذائي للدماغ باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي
• هل يبدو دماغك أصغر أم أكبر من عمره؟
• آلية جديدة للدماغ تظهر في الخفافيش. تستخدم للترميز العصبي للمساحة المادية
• أين طائر الروح؟ يبحث بحث إسرائيلي جديد عن الشبكة الواعية للدماغ