ناحوم أولانوفسكي

اثنان من خفافيش الفاكهة في أستراليا. الصورة: موقع Depositphotos.com

عندما تغير الخلايا العصبية التروس: كيف يتعامل الدماغ مع التغيرات المفاجئة

يكشف بحث جديد أُجري على الخفافيش عن قدرات ديناميكية بعيدة المدى للشبكات العصبية
خفافيش الفاكهة. الصورة: موقع Depositphotos.com

التنقل بطريقة كبيرة

تم الكشف عن كود عصبي جديد للتنقل في مساحات كبيرة في "نفق الخفافيش" في معهد وايزمان للعلوم
أخبار الخفافيش. تصوير: بيانات صحفية لمعهد وايزمان مقاطع صحفية للبيانات الصحفية الجوائز والتعيينات زوار المعهد تنزيل تطبيق "مجلة المعهد" مجانًا لأجهزة iPad وAndroid جولات فريدة لمعهد وايزمان للعلوم بيت وايزمان فيسبوك قياس علماء معهد وايزمان للعلوم لأول مرة نشاط الخلايا العصبية في الخفافيش أثناء الطيران 18 أبريل 2013 علم الأعصاب توفر النتائج، التي تم الحصول عليها باستخدام نظام لاسلكي مصغر، المعلومات الأولى عن كيفية توجيه الثدييات في الفضاء ثلاثي الأبعاد ** سيتحدث الدكتور أولانوفسكي عن بحثه في "معرض العلوم" on the Bar" حدث في 24 أبريل (Otto Bar, In Gvirol 76) إن القدرة على الإبحار والتوجيه في الفضاء ضرورية للبقاء على قيد الحياة - وهي ما يجعل من الممكن العثور على الطعام والمأوى، وتجنب المجانين، والمزيد. كشفت دراسة أجراها الدكتور ناحوم أولانوفسكي والطالب البحثي مايكل ييرتسيف من معهد وايزمان للعلوم، ونشرت اليوم (الجمعة) في المجلة العلمية ساينس، لأول مرة عن كيفية تمثيل الفضاء ثلاثي الأبعاد في دماغ الثدييات. تم إجراء البحث باستخدام نظام مصغر فريد من نوعه، تم تطويره خصيصًا لهذا الغرض، والذي يسمح بقياس نشاط الخلايا العصبية الفردية أثناء الطيران. تمت دراسة مسألة كيفية توجيه الحيوانات لأنفسها في الفضاء على نطاق واسع، ولكن حتى الآن فقط في سياق ثنائي الأبعاد. ومن المعروف أن هناك "خلايا مكانية"، وهي خلايا عصبية تقع في منطقة الحصين - وهي بنية دماغية مرتبطة بالذاكرة، وعلى وجه الخصوص الذاكرة المكانية. وكل خلية من خلايا المكان مسؤولة عن منطقة محددة في الفضاء، وترسل إشارة كهربائية عندما يتواجد الحيوان في تلك المنطقة. بهذه الطريقة، تخلق جميع خلايا المكان معًا تمثيلًا كاملاً للمساحة بأكملها. لكن في الواقع، فإن ملاحة العديد من الحيوانات والبشر تتم في الفضاء ثلاثي الأبعاد. ومع ذلك، واجهت محاولات توسيع اللوحة من بعدين إلى ثلاثة أبعاد صعوبات. ومن أبرز المحاولات في هذا المجال تم تنفيذها بالتعاون بين جامعة أريزونا ووكالة الفضاء الأمريكية ناسا. كجزء منه، تم إطلاق الفئران إلى الفضاء (على متن المكوك الفضائي). في النهاية، لم تقدم التجربة البيانات اللازمة لأن الفئران تحركت في انعدام الجاذبية في الفضاء ثلاثي الأبعاد، لكنها في الواقع ركضت على مسار خطي أحادي البعد. كما باءت المحاولات الأخرى، التي استخدمت إسقاطات الفضاء ثلاثي الأبعاد على سطح ثنائي الأبعاد، بالفشل أيضًا. وكان الاستنتاج هو أنه من أجل فهم الحركة في الفضاء ثلاثي الأبعاد، من الضروري السماح للحيوان بالتحرك بطريقة تملأ الأبعاد الثلاثة؛ أي أنه يجب دراسة الحيوانات الطائرة. واختار الدكتور أولانوفسكي خفاش الفاكهة الإسرائيلي، وهو حيوان ملائم للتجارب، وكبير الحجم نسبيا، لذا يمكن ربط أنظمة القياس والتسجيل اللاسلكية به، والتي لا تعيق حركته الحرة. واستمرت جهود تطوير نظام القياس المتطور لعدة سنوات، بالتعاون بين الدكتور أولانوفسكي وشركة تجارية في الولايات المتحدة الأمريكية. وفي النهاية، تم الحصول على نظام ضوئي لاسلكي (وزنه 12 جرامًا، أي حوالي 7% من وزن الخفاش)، مزود بأقطاب كهربائية تقيس نشاط الخلايا العصبية الفردية في دماغ الخفاش. وكان التحدي الآخر الذي واجهه العلماء هو تكييف سلوك الخفافيش مع غرض التجربة. ومن الطبيعي أن تطير الخفافيش إلى وجهتها - إلى شجرة الفاكهة مثلا - في خط مستقيم، أي بطريقة أحادية البعد، بينما لغرض التجربة كان عليها أن تطير بحرية بحيث تملأ مساحة ثلاثية الأبعاد مقدار. وحل المشكلة موجود في دراسة سابقة أجراها الدكتور أولانوفسكي، حيث تابع خفافيش الفاكهة في البرية باستخدام أجهزة تحديد المواقع المصغرة واكتشف، من بين أمور أخرى، أنه عندما تصل الخفافيش إلى شجرة الفاكهة، فإنها تدور حولها وتتحرك بطريقة تملأ كامل المساحة المحيطة بالشجرة. ولمحاكاة هذا الوضع في المختبر -وهو نوع من الكهف الاصطناعي المجهز بمعدات المراقبة الكاملة للخفافيش- تم تركيب "شجرة" صناعية مصنوعة من قضبان معدنية، تلتصق بها أوعية الفاكهة. أظهر قياس نشاط الخلايا العصبية في قرن آمون الخفافيش لأول مرة أن تمثيل الفضاء ثلاثي الأبعاد في الدماغ يشبه تمثيل ثنائي الأبعاد: كل خلية من خلايا المكان مسؤولة عن تحديد منطقة معينة في فضاء "الكهف" ، ويرسل إشارة كهربائية عند دخول الخفاش إلى هذه المنطقة. يشكل مجموع سكان خلايا المكان تغطية كاملة لحجم "الكهف" بأكمله. إن الفحص الدقيق للمناطق التي تكون خلايا المكان مسؤولة عنها قدم حلاً لسؤال مثير للجدل - هل هناك "مساواة" في إدراك الأبعاد الثلاثة، على سبيل المثال، هل دقة إدراك الطول في الدماغ هي نفسها مثل الطول والعرض. تظهر النتائج أن المنطقة المسؤولة عنها كل خلية من خلايا المكان هي كروية، مما يعني أن الدقة موحدة بالفعل في جميع الأبعاد الثلاثة. ويشير الباحثون إلى أنه من الممكن في الحيوانات غير الطائرة، والتي تتحرك فعليًا في مساحة مسطحة، أن يكون مستوى الدقة في المحاور المختلفة غير موحد. فمن الممكن، على سبيل المثال، أن تكون هذه الحيوانات أكثر حساسية للتغيرات في محور الطول والعرض، وأقل حساسية للتغيرات في محور الارتفاع. فيما يتعلق بالبشر، هذا سؤال مثير للاهتمام بشكل خاص، لأنهم من ناحية تطوروا من قرود تقفز في الفضاء ثلاثي الأبعاد، من فرع إلى فرع، ولكن من ناحية أخرى، فإن حركتهم المميزة هي في الفضاء ثنائي الأبعاد. توفر نتائج البحث رؤى جديدة حول الوظائف الأساسية للدماغ: الملاحة، والذاكرة المكانية، والإدراك المكاني، ويعود الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى تطور التكنولوجيا المبتكرة التي مكنت لأول مرة من إلقاء نظرة خاطفة على ما بداخل الدماغ. من الحيوانات التي تطير بشكل طبيعي. ويرى الدكتور أولانوفسكي أنه على المدى الطويل، ستتحول أبحاث الدماغ إلى الأبحاث الطبيعية قدر الإمكان، أي أنها ستحقق في الأساس الدماغي لسلوك الحيوان في مرافق المختبرات حيث يتم تقليد الظروف في الطبيعة، أو حتى عندما تكون كذلك. الموجودة في بيئتهم الطبيعية، أثناء أداء المهام الطبيعية. خفاش الفاكهة الإسرائيلي. تصوير: د. يوسي يوفال/ معهد وايزمان لعلوم خفافيش الفاكهة الإسرائيلية. الصورة: د. يوسي يوفال/معهد وايزمان للعلوم

آلية جديدة للدماغ تظهر في الخفافيش. تستخدم للترميز العصبي للمساحة المادية

  • תגובה אחת

لأول مرة تم قياس نشاط الخلايا العصبية في الخفافيش أثناء الطيران

  • تعليقات 2
التركيب السداسي للخلايا الشبكية

محبوك - بين المكان والزمان

  • تعليقات 2
بات - من ويكيبيديا

اكتشاف علمي إسرائيلي: خفافيش الفاكهة تتنقل باستخدام "خريطة معرفية" تعتمد على الرؤية

  • تعليقات 7
بات - من ويكيبيديا

تكشف الأبحاث التي أجريت على الخفافيش عن الطريقة الأكثر فعالية لتحديد موقع هدف متحرك

  • تعليقات 55
شعار موقع العلوم
חיפוש