تتمتع الفئران "المخصبة" بتفاعلات اجتماعية أقل تعقيدًا من الفئران التي يتم تربيتها في بيئة "متواضعة".

طوّر علماء في معهد وايزمان نظامًا آليًا للمراقبة طويلة المدى لمجموعة من الفئران، في ظل ظروف شبه طبيعية؛ وأدوات رياضية فريدة من نوعها تجعل من الممكن تحليل المعلومات واستخلاص استنتاجات حساسة للغاية حول سلوكهم الاجتماعي.

من المفترض عمومًا أن البيئة الحديثة الغنية بالمحفزات تشجع السلوك الفردي (ناهيك عن الانغلاق)، بينما يكتسب الأشخاص الذين يعيشون في بيئات أكثر تواضعًا حياة مجتمعية متطورة. تكشف دراسة أجراها علماء في معهد وايزمان للعلوم أنه فيما يتعلق بالفئران، فإن هذا التفسير صحيح: فالفئران "المخصبة" التي تمت تربيتها في بيئة شديدة التحفيز، في مرحلة البلوغ، لديها تفاعلات اجتماعية أقل تعقيدًا من الفئران التي تمت تربيتها في " المتقشف "الشروط. أصبح هذا الاكتشاف ممكنًا بفضل تطور مزدوج: نظام تلقائي للمراقبة طويلة المدى لمجموعة من الفئران، في ظل ظروف شبه طبيعية؛ وأدوات رياضية فريدة من نوعها تجعل من الممكن تحليل المعلومات واستخلاص استنتاجات حساسة للغاية حول سلوكهم الاجتماعي.

الدراسة التي نشرت اليوم (الثلاثاء) في المجلة العلمية eLife، هي نتيجة للتعاون بين مجموعتين بحثيتين من قسم علم الأحياء العصبي في معهد وايزمان للعلوم، من طرفين متعارضين لنهج البحث: البروفيسور ألون تشين وهو عالم تجريبي يركز على الدراسات السلوكية والجزيئية، والدكتور إيلاد شنايدمان هو عالم نظري متخصص في توصيف النظم البيولوجية المعقدة. النظام التجريبي الذي أنشأه فريق الباحثين، والذي ضم الدكتور يائير شيمش، والدكتور أورين فوركوش، والدكتور هيزي شتاينبرغ، وتمار شلوفرسكي، كان يتكون من "ساحة" كبيرة بها نقاط محورية مثيرة للاهتمام مثل أعشاش النوم والتغذية. ومرافق اللعب، وأكثر من ذلك. تم إدخال مجموعات من أربعة فئران إلى الساحة، وتم صبغ شعرها بظلال مختلفة من صبغة الشعر البانك، والتي توهجت تحت الضوء فوق البنفسجي. إن استخدام الأشعة فوق البنفسجية، غير المرئية للفئران، سمح لها بالقيام بأنشطتها الروتينية المعتادة (بشكل رئيسي في الظلام) دون انقطاع. تم تسجيل نشاط الفئران خلال أربع ليال متتالية، بأعلى دقة.

أظهرت بيانات التتبع أن الفئران تقضي معظم وقتها في عشر نقاط مهمة في الساحة. ورغم أن عدد المجموعات المحتملة لأربعة فئران في عشرة مواقع هو 10,000 آلاف، إلا أن العلماء اكتشفوا أن التفاعلات بين الفئران تحد من المواقف الجماعية المحتملة، لأن بعضها "غير مقبول" من وجهة نظر اجتماعية. تنبأت حسابات نظرية تعتمد فقط على التفضيلات الفردية لكل فأر بوجود 4,000 مجموعة، لكن نصفها فقط موجود بالفعل.

أصبح من الواضح لاحقًا أنه بالإضافة إلى العبارة المقبولة بأن "المجموعة هي أكثر من مجرد مجموعة من الأفراد الذين يتكونون منها"، فمن الممكن أيضًا القول أن "المجموعة هي أكثر من مجرد مجموعة من الأزواج المحتملة داخلها". واختبر العلماء ما إذا كانت المعلومات المتعلقة بموقع فأر ما تجعل من الممكن تحديد موقع فأر آخر. أظهر تحليل البيانات لأزواج الفئران أن فرصة تحديد موقع فأرة معينة بشكل صحيح بناءً على معلومات حول موقع فأرة أخرى هي 5%. عند محاولة تحديد موقع الفأر بناءً على مواقع الفئران الثلاثة الأخرى، تزيد الفرصة خمسة أضعاف. جزء كبير جدًا من المعلومات حول موقع الفأرة - 75% - لا يعتمد على التفاعلات الاجتماعية؛ وهذه هي درجة حرية الفرد في أن يقرر أين يريد أن يكون.

ولتحديد مدى تأثير السمات الشخصية ضد التبعية الاجتماعية، استخدم العلماء نموذجًا رياضيًا فيزيائيًا، يسمى "نموذج الإنتروبيا الأقصى"، والذي يقدم تفسيرًا لمجموعة من الملاحظات، مع الاعتماد بشكل طفيف على الافتراضات السابقة. باستخدام النموذج، تم اختبار جميع درجات الاعتماد الممكنة بين الفئران - بدءًا من سلوك الفئران الفردية (عدم الاعتماد)، مرورًا بالاعتماد الزوجي، إلى الاعتماد من الدرجة الثالثة والرتبة الرابعة - أي بين جميع أعضاء المجموعة . النموذج الذي يستخدم في مجموعة متنوعة من الدراسات البيولوجية والفيزيائية التي تتناول التفاعلات في الأنظمة المعقدة، أسفر عن استنتاجات مثيرة للدهشة: على عكس جميع الأنظمة التي تم اختبارها باستخدامه حتى الآن (مثل شبكات الخلايا العصبية في الدماغ أو الشبكات الجينية) )، حيث جاءت المساهمة الحاسمة في سلوك النظام من التفاعل في أزواج، فإن السلوك الاجتماعي للفئران يعتمد، إلى حد أكبر بكثير، على بنية ثلاثية. هذه النتيجة مثيرة للدهشة أيضًا في ضوء حقيقة أن جزءًا كبيرًا من الأنشطة الاجتماعية يعتمد على التفاعلات بين الزوجين، مثل المطاردات والتودد والشجار. لماذا يتطلب النشاط الاجتماعي مثل هذه التفاعلات المعقدة، حتى أكثر من تلك التي تتطلبها الخلايا العصبية في الدماغ؟ ويعتقد العلماء أن السبب في ذلك يكمن في أهمية المعلومات الاجتماعية للبقاء، مما أدى إلى تطوير آليات متطورة للغاية لتحليلها.

هل هناك اختلافات في البنية الاجتماعية لمجموعات الفئران التي نشأت في بيئات مختلفة؟ وهل نموذج الإنتروبيا الأقصى قادر على اكتشاف مثل هذه الاختلافات؟ للإجابة على هذه الأسئلة، استخدم العلماء نموذجًا لمقارنة البنية الاجتماعية لمجموعة "مخصبة" من الفئران، تمت تربيتها في قفص كبير يضم مجموعة متنوعة من المرافق والملحقات، مع مجموعة تمت تربيتها في ظل ظروف قياسية. اتضح أن البيئة الغنية خلال فترة الطفولة والمراهقة (من أربعة إلى عشرة أسابيع من عمر الفأر) تؤثر بشكل كبير على البنية الاجتماعية لمجموعة الفئران: أظهرت هذه الفئران سلوكًا اجتماعيًا أقل تنسيقًا، وفسرت التفاعلات الزوجية جزءًا أكبر من سلوك المجموعة. وفي المقابل، أظهرت المجموعة الثانية علاقات متبادلة معقدة، بل وأظهرت تقدماً تدريجياً في درجة "مؤانستها" خلال أيام التجربة - وهو تقدم لم نشاهده في المجموعة "المثرية". يفترض العلماء أن الاختلاف يرجع إلى حقيقة أن المجتمع الغني يسمح بمزيد من الفردية والحرية، ويقلل من اعتماد الفأر على المجموعة. الاحتمال الآخر هو أن البيئة الغنية تشجع العدوان، كما تسبب تأثيرًا أقوى للفأر المهيمن - وهما خاصيتان مرتبطتان بالعلاقات الزوجية.

إن تطوير أداة بحث حساسة، تتيح فحص الهياكل الاجتماعية ومقارنتها، بالإضافة إلى نظام تلقائي لتتبع مجموعات الفئران وطرق من مجال البيولوجيا الجزيئية، يفتح إمكانيات بحثية لا حصر لها. كيف تؤثر الطفرات في الجينات المختلفة على السلوك الاجتماعي؟ كيف تتصرف الفئران التي تنتج كمية زائدة من الأوكسيتوسين ("هرمون الحب") أو التستوستيرون؟ ما هي الخصائص الاجتماعية الفريدة في حالات التوحد أو الفصام؟ وتمهد الدراسة الحالية للإجابة على هذه الأسئلة، وغيرها الكثير من الأسئلة.