في دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Neuroscience، اكتشف علماء معهد وايزمان للعلوم أن الهياكل العصبية، الموجودة في قاعدة الشعر الطولي للفئران، تؤدي عملية حسابية معقدة تلعب دورا مركزيا في الطريقة التي تشعر بها الفئران بالعالم من حولها.
من أجل الحصول على معلومات حول الأشياء المختلفة في العالم من حولنا، تجري أعضائنا الحسية حوارًا مع الدماغ. في دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Neuroscience، اكتشف علماء معهد وايزمان للعلوم أن الهياكل العصبية، الموجودة في قاعدة الشعيرات الطولية للفئران، تؤدي عملية حسابية معقدة تلعب دورا مركزيا في الطريقة التي تدرك بها الفئران العالم من حولها. هذه الهياكل، التي تسمى "المستقبلات الميكانيكية"، تترجم التغيرات الميكانيكية الناتجة عن حركة الشعر واتصاله بالأشياء الخارجية إلى إشارات عصبية. وفي الدراسة الحالية، أظهر العلماء أن عدة مستقبلات من هذه المجموعة تحسب، أثناء تحركها، العلاقة بين موضع الشعرة وموقعها المستقبلي.
يجب أن تتحرك الشعيرات، مثل أعيننا وأصابعنا، حتى نتمكن من استشعار الأشياء من حولها. لأكثر من عقد من الزمان، قام البروفيسور إيهود أهيشر، من قسم علم الأعصاب في معهد وايزمان للعلوم، بالتعاون مع الدكتور كينريك باغديساريان وأعضاء آخرين في مجموعته، بالبحث في نظام الاستشعار هذا، باستخدام طريقة تسمح للعلماء تحريك الشعيرات الطولية للفئران المخدرة. وتسمح لهم هذه الطريقة بدراسة نشاط يسمى الاستشعار النشط، ولكن حتى الآن لم يكن من الممكن تقليد ما يحدث في الفئران المستيقظة بدقة.
وفي الدراسة الحالية، جمع العلماء في تجاربهم الطريقة التي طورها الدكتور أفنير ولش، الذي كان آنذاك باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر البروفيسور أهيشر. خلال فترة دراسته للدكتوراه في التخنيون، والتي اكتملت تحت إشراف البروفيسور شمعون ماروم والبروفيسور رون مئير، بدأ الدكتور ولش في دمج أنظمة الكمبيوتر مع الأنظمة البيولوجية. وفي البحث الذي تم إجراؤه في المعهد، استخدم الدكتور ويلش والدكتور باغديساريان والبروفيسور أهيشار تطورًا آخر، سمح لهم بإنشاء نظام متكامل - نوع من الهجين بين الفئران والكمبيوتر - يستنسخ في الحيوانات المخدرة لوحظت حركات شعيرات في الفئران المستيقظة وهي تتحرك بحرية.
أظهرت الدراسات التي أجريت في العقد الماضي أن الدماغ يستخدم الترميز النسبي لموضع الشعر في شارب الجرذ لفك تشفير موقع الأشياء التي يواجهها. ومثل هذا الترميز يتطلب حساب الحركة المستقبلية للفرضية، وهي حركة غير ثابتة. وافترض العلماء أن هذه العملية الحسابية المعقدة تتم في إحدى دوائر الدماغ، لذا فمن المفهوم لماذا تفاجأوا باكتشاف أن المستقبلات الميكانيكية في بصيلات شعر الشارب هي التي تنقل هذه المعلومات إلى الدماغ، إلى جانب الإشارات الأخرى. التي تأتي من الشعر.
البروفيسور أهيشار: "بالنظر إلى الماضي، فإن تقسيم العمل بين بصيلات الشعر والدماغ منطقي. إن الأعضاء الحسية ليست مجرد "أجهزة إرسال للإشارات"؛ إنها تشكل واجهات واسعة النطاق بين الكائن الحي وبيئته. عندما يطور عضو حسي قدرة حسية جديدة أثناء التطور، سيتم استيعاب هذه القدرة بشكل أفضل إذا قام عضو الحواس بنقل جميع المعلومات اللازمة لمعالجتها. في المستقبل، يخطط العلماء للتحقيق بدقة في كيفية قيام الهياكل العصبية في بصيلات شعر الشارب بحساب المعلومات الواردة من الشعر.
وقد يساعد النظام المتكامل الذي تم تطويره في هذه الدراسة مستقبلا في دراسة الدوائر الموجودة في الدماغ والتي تعمل في دائرة مغلقة. يقول الدكتور ويلش: "بفضل دراسة الواجهة بين الدماغ و"الآلة"، تمكنا من الحصول على معلومات حول الاتصال الداخلي بين شعر الشارب والدماغ". "يمكن أيضًا وضع هذا" العامل الداخلي "في أماكن أخرى في الدماغ للتحقيق في العلاقات المتبادلة المعقدة التي تشكل أساس الطريقة التي نتصور بها العالم."
