وفي تجربة أجريت على الخفافيش، اكتشف علماء من معهد وايزمان أن مجموعة محددة من الخلايا العصبية هي التي تشفر الهدف، وكذلك الاتجاه والمسافة إليه. وعلى عكس التوقعات، تبين أن هذا الترميز عقلي ويعتمد على الذاكرة.
أين يقع مبنى المكاتب الذي رتبنا أن نلتقي فيه بعد نصف ساعة تقريبًا؟ في أي اتجاه أطير للوصول إلى شجرة الفاكهة المفضلة لدي؟ إلى أين تذهب للوصول إلى العش المشترك حيث يسود الدفء والشعور بالأمان؟ إن القدرة على التوجه في الفضاء، ومعرفة أين أو في أي اتجاه هي وجهة معينة يريد المرء الوصول إليها، تشترك فيها معظم الحيوانات، من الحشرات، مرورا بالقوارض، إلى البشر. فكيف نفعل نحن والحيوانات الأخرى ذلك؟ كيف يتم تمثيل نقطة البداية (أين نحن)، والوجهة التي نريد الوصول إليها - والطريق بينهما - في الدماغ؟
ظل هذا السؤال يشغل العلماء منذ عقود، وفي الدراسات التي أجريت تم الحصول على الكثير من المعلومات حول "خلايا المكان" و"الخلايا الموازية" في الدماغ، تلك الخلايا التي تشفر موقعنا في الفضاء، أي نقطة البداية. إن اكتشاف هذه الخلايا، وفهم كيفية عملها، أكسب جون أوكيف، والزوجين ماي بريت وإدوارد موسر، جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 2014. ولكن ماذا عن الرحلة إلى نقطة الوجهة، وهو أمر ضروري لرحلتنا، من حيث نحن إلى حيث نحن أين نريد أن نكون؟ كيف يتم ترميز وجهتنا في الدماغ؟ وقد ظل هذا حتى الآن لغزا لم يتم حله.
البروفيسور ناحوم أولانوفسكي وطالبة البحث أييليت شاريل، من قسم علم الأعصاب في معهد وايزمان للعلوم، في دراسة النتائج التي توصل إليها تم نشرها لقد طرحوا مؤخرًا في المجلة العلمية Sciencee إجابة محتملة لهذا السؤال القديم. وفي الدراسة، التي شارك فيها أيضًا الدكتور أرسيني فينكلستين والدكتورة ليورا ليس من قسم علم الأعصاب في معهد وايزمان للعلوم، يصف العلماء تجربة بسيطة قادتهم إلى الهدف: اكتشاف الطريقة التي يتم بها تحقيق الهدف. يتم ترميزها في الدماغ. وتم إجراء التجربة على الخفافيش التي حملت على أجسامها أجهزة تسجيل صغيرة، تمكن من التتبع الدقيق لمسارات طيران الخفافيش، من ناحية، وما كان يحدث في منطقة "الحصين" في أدمغتها أثناء الطيران، على الجانب الآخر. طارت الخفافيش في غرفة طيران مصممة خصيصًا ويتم التحكم فيها في معهد وايزمان للعلوم، وكانت وجهتهم عبارة عن موقع معين حيث كان ينتظرهم الطعام الذي يحبونه بشكل خاص.
أظهرت الأنظمة التجريبية الفريدة التي استخدمها العلماء أنه بالإضافة إلى التمثيل المألوف لنقطة البداية (وهي المهمة التي تستخدم حوالي ثلث الخلايا العصبية في الحصين)، هناك مجموعة محددة من الخلايا العصبية التي تشفر الاتجاه إلى الهدف - موقف الغذاء. هذه الخلايا (التي كانت تشكل حوالي 19% من الخلايا الموجودة في الحصين) قامت بتشفير الاتجاه إلى الهدف حتى عندما كان مخفيًا - كما كشفت تجربة أخرى أجراها أولانوفسكي وشاريل، حيث تم وضع حاجز بين الخفاش والهدف . وفي هذه التجربة وجد أن الخلايا تشفر الاتجاه إلى الهدف "من خلال الجدار".
وكشفت هذه النتيجة أن تمثيل الهدف في الدماغ هو ظاهرة عقلية تعتمد على الذاكرة، ولا تتم عن طريق التشفير الحسي المبني على الرؤية. يفسر هذا الاكتشاف المفاجئ أيضًا حقيقة أننا نعرف، بالنسبة لموقعنا، مكان مبنى المكاتب الذي نتجه إليه، حتى لو لم نتمكن من رؤيته خلف المباني الأخرى، وكذلك حقيقة أن الخفاش يعرف مكان شجرة الفاكهة المفضلة لديه وإن كان بينها وبين تلال الشجر حرج بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذا الاكتشاف أن يفسر لماذا يؤدي تلف الحصين إلى فقدان القدرة على التنقل إلى الوجهة، كما وجد في العديد من الدراسات، سواء في الحيوانات أو في البشر المصابين بمرض الزهايمر الذين فقدوا القدرة على التنقل في الفضاء.
يقول البروفيسور أولانوفسكي: "تقوم مجموعة أخرى من الخلايا العصبية بحساب وتشفير المسافة من المكان الذي يوجد فيه الخفاش إلى الوجهة، وتقوم بعض الخلايا بتشفير الاتجاه والمسافة معًا". يذكرنا هذا الوصف بأنظمة الملاحة المألوفة، التي تقدم للسائقين تقديرًا للمسافة ووقت السفر إلى وجهة محددة. اتضح أن خلايا الدماغ وجدت طريقة بسيطة - نوع من المتجهات، أو "السهم" - تسمح لها بدمج جميع البيانات، والحساب والترميز وفقًا لها، في كل لحظة، إلى أين تتحرك وإلى متى سوف يستغرق الأمر عبور المسافة بين "هنا" و "منطقة الكائن".
#أرقام_علمية
19% من الخلايا العصبية الموجودة في الحصين تشفر الاتجاه إلى الوجهة التي يتنقل إليها الخفاش.
تعليقات 5
مثيرة للاهتمام.
منافس
الطريقة الكلاسيكية للتنقل بالطائرة هي "خريطة الساعة والتضاريس". تنظر إلى الساعة، وتحقق من المكان الذي يجب أن تكون فيه على الخريطة، ثم تحقق في الحقل. في المرحلة الأخيرة - والتي تستغرق حوالي نصف دقيقة - تتعلم نقاط التعريف عن ظهر قلب.
على الأقل هذا هو الحال في الطائرات المقاتلة. أعتقد أنه إذا حلقت عاليًا، فسيكون هناك وقت للنظر إلى التضاريس والبحث عن المعالم. عندما تطير كيلومترًا واحدًا في ثلاث ثوانٍ على ارتفاع 100 قدم، فإن كل شيء يمر بسرعة كبيرة 🙂
مثال هذه الأغنية مثير للاهتمام. يستخدم السكان الأصليون في أستراليا أغاني طويلة جدًا للانتقال إلى مصادر المياه (من بين أشياء أخرى). تحتوي الأغنية على معالم رئيسية وتحدد أيضًا الأوقات بشكل أساسي، لأنها تغني بوتيرة المشي. هناك أغاني تحدد طرق مئات الكيلومترات !!
معجزات,
يبدو أن الحيوانات تتنقل وفقًا لأساليب مختلفة، بعضها وفقًا للنجوم والمجال المغناطيسي للأرض، وبعضها وفقًا للمشهد البصري، وما إلى ذلك.
عندما أحاول التفكير في كيفية معرفة كيفية الوصول من مكاني إلى وجهتي، أعتقد أنني أفعل ذلك من خلال سلسلة من المعالم البصرية في المشهد الطبيعي. على سبيل المثال، أغادر المنزل، ثم أقود سيارتي مباشرة إلى الساحة التي بها شجرة النخيل، وهناك أتجه يمينًا، وأستمر حتى أصل إلى مبنى مكتبي مرتفع وهناك أتجه يسارًا... أي أن طريقي عبارة عن مجموعة من النقاط الوسيطة المحفوظة في ذاكرتي وكل واحدة منها تقودني إلى النقطة الوسيطة التالية وهكذا إلى وجهتي. ويبدو لي أن هذه هي في الواقع الطريقة الكلاسيكية التي يصل بها الطيارون إلى وجهتهم، من خلال مجموعة من المعالم التي يحفظونها في المشهد في طريقهم إلى وجهتهم.
من نواحٍ عديدة، يشبه ذلك ذكرى أغنية، فهو يعزف في رأسك مع كل وتر وكل كلمة على الفور لتذكيرك بالاستمرار حتى تصل إلى نهاية الأغنية.
فيما يتعلق بإحصاء خطوات النمل، فهو أمر مثير للاهتمام حقًا، وأرى أنه كان هناك مقال حول هذا الموضوع هنا:
https://www.hayadan.org.il/מד-מרחק-של-הנמלים
منافس
يبدو لي أن المغزى هو أن نتذكر الاتجاه والمسافة إلى الوجهة. ربما لا يكون هذا صحيحًا في الحالات المعقدة - فأنا أعرف بالضبط كيفية الوصول إلى عملي، لكن ليس لدي أي فكرة في أي اتجاه أو في أي نطاق.
يعتمد المتجه إلى الهدف على موضع واتجاه الذات - وبمرور الوقت تحتاج أيضًا إلى إجراء تكامل على السرعة. لذلك ربما تكون هذه الآلية محدودة للغاية.
قرأت أنه تبين أن النمل لديه طريقة مختلفة للتنقل - فهو يحسب الخطوات. وهذا يعني أنه إذا قمت بتغيير طول أرجلهم فلن يصلوا إلى الهدف!
"لقد كشفت هذه النتيجة أن تمثيل الهدف في الدماغ هو ظاهرة عقلية، تعتمد على الذاكرة، ولا تتم عن طريق التشفير الحسي المبني على الرؤية. يفسر هذا الاكتشاف المفاجئ أيضًا حقيقة أننا نعرف، بالنسبة لموقعنا، مكان مبنى المكاتب الذي نتجه إليه، حتى لو لم نتمكن من رؤيته خلف المباني الأخرى، وكذلك حقيقة أن الخفاش يعرف مكان شجرة الفاكهة المفضلة لديه وإن كان بينها وبين جبال الشجر جبل "
لم أفهم ما الذي يثير الدهشة هنا، فبعد كل شيء نعلم كحقيقة أن الإنسان والحيوان يعرفون كيف يصلون إلى وجهتهم حتى لو كانت تبعد عنهم عدة كيلومترات وغير مرئية للعين، فما هي المفاجأة الكبرى؟ ؟ وسيكون من المفاجئ أن يتبين أن الأمر ليس كذلك.