بين اللمس والبصر

وتبين أن الحواس نفسها هي الحلقة الأولى والأهم في فك رموز المعلومات الحيوية عن العالم

لكي يقدم لنا صورة دقيقة وحديثة عن العالم، قام الدماغ بتطوير مجموعة متنوعة من الوسائل المتطورة. وأكثرها شهرة وبحثًا هو نقل المعلومات الكهربائية في المستقبلات والخلايا العصبية، بالإضافة إلى طرق معالجة المعلومات التي تتم في مراكز مختلفة من الدماغ. الآن تم الكشف عن طريقة أخرى مبتكرة وغير متوقعة: اتضح أن الحواس نفسها هي الرابط الأول والأكثر أهمية في فك رموز المعلومات الحيوية حول العالم.

البحث، الذي تم إجراؤه في مختبر البروفيسور إيهود أحيشر، في قسم علم الأعصاب في المعهد، ركز على عضو حسي فريد من نوعه: شعيرات الفئران. تشارك هذه الشعيرات في حاسة اللمس لدى الجرذ: في قاعدة كل شعرة توجد بنية معقدة تسمى الجريب، حيث ينقل حوالي 2,000 مستقبل المعلومات إلى الخلايا العصبية، ومن هناك إلى الدماغ. يشبه هيكل شعر الشارب عصا طويلة ومرنة. عندما تواجه "العصا" عائقًا - أي جسم ما، فإنها تنحني.

في التجربة، تم وضع الأشياء في مواضع مختلفة بجوار رؤوس الفئران. في المرحلة الأولى، تم اختبار الفئران المخدرة، حيث تم تنشيط شعرها الطولي عن طريق التحفيز الكهربائي للعصب الحركي - وهي الطريقة التي مكنت من التحكم الدقيق في حركة الشعر. تم تصوير التجربة بأكملها باستخدام كاميرا حساسة للغاية، واستخدم العلماء البيانات الملتقطة لقياس عدد من المتغيرات التي تصف شكل الشعر عند مواجهته لجسم ما: الدرجة الإجمالية لانحناء الشعر، ودرجة انحناء الشعر. انحناء الشعر عند قاعدته، وزاوية الشعر بالنسبة لرأس الفأر.

اكتشف فريق العلماء، الذي ضم زميل البحث الدكتور كينريك باجديساريان، وطلاب البحث (آنذاك) الدكتور مارسين سويد، والدكتور فيرماجنا كنوتسن، والدكتور ماسيك بيوتر، والدكتور إيريز سيموني، وطالب البحث دودي دويتش، أن تتيح المتغيرات الثلاثة المُقاسة إمكانية تحديد موقع الجسم بدقة بالنسبة إلى الفئران: كلما كان الجسم أقرب إلى رأس الفئران، زادت درجة الانحناء عند قاعدة الشعر؛ يتم تحديد زاوية الجسم بالنسبة للمحور الطولي لرأس الجرذ من خلال النسبة بين الانحناء الكلي للشعر وزاويته. يشير الجمع بين البيانتين، الزاوية والمسافة، بدقة إلى موقع الكائن. تم اختبار هذه النتائج، التي تم الحصول عليها، كما ذكرنا سابقًا، في الفئران المخدرة، وتبين أنها دقيقة أيضًا في الفئران المستيقظة، التي قامت بتحريك شعرها بشكل طبيعي.

ويعتقد العلماء أنه في أعقاب هذه النتائج - التي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Neuroscience - يجب تحديث الطريقة التي نحدد بها الإدراك. من المعتاد اليوم التعامل مع الإدراك على أنه عملية نشطة ودائرية: بعض الحركة تؤدي إلى التفاعل مع شيء ما (على سبيل المثال - تحريك الإصبع يؤدي إلى ارتطامه بالطاولة)، ونتيجة لذلك يتم تنشيط المستقبلات التي تنشط العصب الحسي الخلايا. تقوم هذه الخلايا بنقل المعلومات إلى الدماغ ("واجهنا سطحا") حيث تتم معالجتها مما يؤدي إلى تفعيل حركة أخرى (مثلا - يتحرك الإصبع على سطح الطاولة لمعرفة مما يتكون ). تقدم التجربة الحالية إلى الدائرة البيانات المورفولوجية المتعلقة بشكل وبنية العضو الحسي. تسبق هذه البيانات النشاط العصبي، وتنشطه فعليًا: تتم معالجة المعلومات المورفولوجية الواردة من أعضاء الحس، مثل الانحناء والزاوية، في بصيلات الشعر، وترجمتها إلى إشارة كهربائية - تنقلها الخلايا العصبية إلى الدماغ.

وعلى الرغم من أن التجربة أجريت على الفئران، إلا أن البروفيسور أهيشار يرى أن دور المتغيرات المورفولوجية في تلقي المعلومات الحسية صالح أيضًا في الحواس الأخرى وفي الحيوانات الأخرى، بما في ذلك البشر. حاسة اللمس، على سبيل المثال، تعتمد إلى حد كبير على نشاط اليد: درجة الضغط الذي تمارسه على العظم الذي تشعر به، وسرعة حركتها، إلى جانب شكل منطقة التلامس (مثل العظم). طرف الإصبع)، تحديد المستقبلات التي سيتم تنشيطها والمعلومات التي سيتم استقبالها ونقلها إلى الدماغ. وحتى الرؤية، التي قد تبدو لنا خطأً كحس سلبي، تعتمد في الواقع على أنماط حركة العين. على سبيل المثال، عندما ننظر إلى الوجوه، تتخطى العين بين النقاط الرئيسية مثل العينين والأنف والفم، وتقوم بمسح كل واحدة منها في نوع من "اللمس" البصري. إن سرعة حركة العين واتجاهها، إلى جانب شكل مقلة العين والقرنية والشبكية وأجزاء أخرى من العين، تحدد طبيعة المعلومات البصرية ودرجة دقتها. هذه الحالات هي أمثلة أخرى على الدور الذي تلعبه مورفولوجية أعضاء الحواس في قدرتنا على إدراك العالم.

المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم

• قام علماء معهد وايزمان بربط "شعيرات الفئران" بأصابع الإنسان، واكتشفوا كيف يتعلم الدماغ استخدام حاسة جديدة