العالم على حسب الشارب: م. وايزمان - يعتمد الإدراك الحسي على عملية أخذ العينات الديناميكية

تظهر الأبحاث التي أجراها علماء معهد وايزمان أن الإدراك الحسي يعتمد على عملية أخذ العينات الديناميكية

يخبرنا الحدس أن "الاستشعار النشط" يجب أن يزود الدماغ بمعلومات مختلفة تمامًا مقارنة بتلك التي يتم الحصول عليها عن طريق "الاستشعار السلبي" (على سبيل المثال، اللمس دون تحريك الأصابع). لكن مع ذلك فإن معظم التجارب التي تجرى اليوم في المختبر بهدف التحقق من المدخلات الحسية الواصلة إلى الدماغ تعتمد على إشارات قادمة من أعضاء حسية غير متحركة، أي على الاستشعار السلبي. ويأمل البروفيسور إيهود أهشير، من قسم علم الأعصاب في معهد وايزمان للعلوم، أن يساعدنا البحث في المدخلات الحسية التي تصل إلى الدماغ من الأعضاء الحسية المتحركة، على فهم حواسنا بشكل أفضل، وسيمكننا من تطوير أجهزة استشعار أكثر فعالية. مساعدات للصم والمكفوفين.

تعمل شعيرات الفئران التي تهتز باستمرار كأداة فعالة لاستكشاف وتحديد الأشياء القريبة منها. يقوم البروفيسور اهيشار والدكتور كناريك بغداساريان والطالب الباحث مارسين شفيد بالتحقيق في حركات هذه الشعيرات للتعرف على الدور الذي تلعبه حركة العضو الحسي في تشكيل إدراك الحيوان للفضاء.

وسجل العلماء عمليات نقل الخلايا العصبية التي تنقل المعلومات التي تجمعها شعيرات الشارب المهتزة إلى الدماغ. وبهذه الطريقة تمكنوا من فحص التشفير العصبي للمعلومات الحسية التي جمعتها هذه الفرضيات. ولاحظ العلماء نوعين من الخلايا العصبية: خلايا النوع الأول تسمى "الخلايا العصبية المرفرفة". تستجيب هذه الخلايا لحركة التلويح فقط، بغض النظر عن الاتصال. أما خلايا النوع الثاني، والتي أطلق عليها العلماء اسم “الخلايا العصبية اللمسية”، فهي تنقل المعلومات إلى الدماغ حول الأشياء الموجودة في الميدان. بعض هذه الخلايا تتفاعل فورًا لحظة التلامس؛ والبعض الآخر ينقل معلومات حول الاتصال المطول مع بعض العظام (قد تكون هذه الإشارات مرتبطة ببنية السطح وملمسه)؛ وتقوم مجموعة ثالثة من الخلايا العصبية بنقل الإشارات لفترة قصيرة فقط عندما تنقطع الشعيرات الطولية عن الاتصال بالعظم.

لاحقًا، فحص الباحثون الطريقة التي تشفر بها هذه الخلايا العصبية موضع الجسم في الفضاء، واكتشفوا أن محاور الفضاء المختلفة (الرأسي، والأفقي الأمامي، والأفقي المتعامد) مشفرة باستخدام متغيرات عصبية مختلفة: الترتيب المكاني للمكان. الخلايا العصبية وزمن عملها وشدتها. وتشير هذه الاكتشافات، التي نشرت في مجلة نيورون العلمية، إلى أن الإدراك الحسي لا ينشأ من سلسلة بسيطة من أحداث الاستجابة والتحفيز التي تنتظر فيها أعضاء الحس المنبهات بهدوء. في الواقع، يبدو الأمر أقرب إلى عملية أخذ العينات الديناميكية التي تتحرك فيها الأيدي والعينان والشعيرات وربما الأعضاء الحسية الأخرى باستمرار من أجل جمع ونقل معلومات شاملة عن البيئة إلى الدماغ.

الخروج من المتاهة
البحث الإسرائيلي حول اهتزاز شافمان للفئران سيساعد في تطوير تدابير للمكفوفين والصم
اليكس دورون
يتم استخدام الشعيرات الطولية المهتزة للفئران في فحص وتحديد موقع وفحص الأشياء الموجودة في المناطق المجاورة لها. قد تؤدي الأبحاث الإسرائيلية حول هذه الفرضيات إلى تطوير أدوات مساعدة أكثر فعالية من تلك الموجودة حاليًا، للصم والمكفوفين.
يقوم علماء الأحياء العصبية البروفيسور إيهود أهشير والدكتور كينريك بغدسريان ومساعديهم من معهد وايزمان بدراسة حركة الشعيرات للتعرف على الدور الذي تلعبه هذه الحركة في تكوين الإدراك المكاني لدى الجرذ. تم إجراء العديد من الاكتشافات في الدراسة.
وسجل الباحثون عمليات نقل المعلومات التي تجمعها الشعيرات المهتزة وتنتقل من الخلايا العصبية إلى الدماغ. تم اكتشاف أن 3 أنواع من الخلايا العصبية تشارك في هذه العملية: الأول، "الخلايا العصبية الرفرفة"، يستجيب فقط لحركة الرفرفة، بغض النظر عن الاتصال بين الشعرات وأي شيء. النوع الثاني، "الخلايا العصبية اللمسية"، ينقل المعلومات إلى الدماغ فقط حول الأشياء الموجودة في المنطقة التي يتحرك فيها الجرذ. تتفاعل بعض هذه الخلايا العصبية فورًا عند حدوث اتصال، بينما تنقل الخلايا الأخرى إلى الدماغ معلومات حول الاتصال المطول الذي يحتفظ به الحيوان مع الجسم الذي يصادفه. ويعتقد الباحثون أن هذه الإشارات مرتبطة ببنية وملمس الأجسام الموجودة في الحقل.
النوع الثالث من الخلايا العصبية ينقل الإشارات إلى الدماغ لفترة قصيرة فقط، عندما تنقطع الشعيرات الطولية المهتزة عن الاتصال بالعظم الذي يصادفه الجرذ.
كما فحص البحث الطريقة التي تقوم بها الخلايا العصبية بتشفير المعلومات المتعلقة بموقع الجسم في الفضاء، واكتشف أن محاور الفضاء المختلفة - الرأسي والأفقي الأمامي والأفقي المتعامد - يتم تشفيرها باستخدام متغيرات عصبية مختلفة. والتي تشمل الترتيب المكاني للخلايا العصبية ووقت عملها وشدتها.
وفي مقال نشره الباحثون في مجلة نيورون العلمية التي تتناول أبحاث الجهاز العصبي، تم التأكيد على أنه تبين أن الإدراك الحسي لا ينتج عن سلسلة بسيطة من أحداث التحفيز والاستجابة. لا تنتظر الأعضاء الحسية بصبر وصول المنبهات إليها. العملية برمتها ديناميكية، وتسعى جاهدة لأخذ عينات من المنطقة وفحصها باستمرار.