دراسة حول كيفية انتقال الإشارات العصبية في الدماغ
اكتشف الباحثون آلية جديدة يمكن من خلالها نقل المعلومات بكفاءة، عبر العديد من المناطق في الدماغ – وهي نتيجة توفر طريقة جديدة محتملة لفهم كيفية تشكيل الوعي .
يتم إجراء دراسات حول كيفية انتقال الإشارات العصبية في الدماغ
اكتشف الباحثون في جامعة نيويورك آلية جديدة يمكن من خلالها نقل المعلومات بفعالية عبر العديد من المناطق في الدماغ، وأسفرت نتيجة هذه الدراسة عن إمكانية توفر طريقة جديدة محتملة، لفهم كيفية تشكيل ونشأة الوعي، وقد نشرت هذه الدراسة في مجلة Neuron .
تصريحات المؤلف الرئيسي للدراسة ”شياو جينغ وانغ“
يقول شياو جينغ وانغ أستاذ العلوم العصبية في جامعة نيويورك والمؤلف الرئيسي لهذه الدراسة : ” بالنسبة لنا في التنقل عبر المواقف اليومية، فمن الأهمية بمكان ما أن تكون الإشارات الكهربائية من حواسنا التي يحفزها العالم الخارجي، قادرة على الوصول إلى مناطق الدماغ ذات الصلة، ومع ذلك فإن دماغنا هو نظام معقد للغاية، حيث يتم تنظيم مليارات الخلايا العصبية في شبكة مترابطة مع أكثر من مائة منطقة، ولذلك فإنه ليس من السهل فهم كيفية انتقال الإشارات من منطقة إلى أخرى في الدماغ بطريقة فعالة ” .
إشارات الدماغ
تميل مناطق الدماغ إلى تنظيم نفسها بتسلسل هرمي، حيث تتراوح مناطق الحواس في الأسفل إلى المناطق المعرفية في الأعلى. تحتوي هذه المناطق على خلايا عصبية تثير النشاط أو تثبطه في الخلايا العصبية الأخرى. يشير الباحثون إلى أن فهم كيفية انتقال الإشارات العصبية عبر هذا التسلسل الهرمي لا يزال تحديا أساسيا في مجال علم الأعصاب، وهو المحور الرئيسي للدراسات حول الخلايا العصبية .
ولم تأخذ النمذجة الحاسوبية السابقة لنقل الإشارات عبر مناطق في الدماغ في عين الاعتبار، مدى تعقيد اتصالات الدماغ من منطقة إلى أخرى، وعلى النقيض من ذلك، فإنه بفضل التطورات الحديثة في مجال الـ “Connectomics” المكرسة للتحليل الكمي لاتصال الدماغ، تمكن علماء جامعة نيويورك من بناء نماذج تتضمن بيانات اتصال تشريحي للقرود المكاك “وهي نوع من القرود تنتمي إلى الفصيلة الفرعية .
اكتشافات الباحثون في هذه الدراسة
وجد الباحثون في هذه الدراسة أن انتقال الإشارات في نموذج واسع النطاق لدماغ الرئيسيات قوي، في ظل الظروف التي تظهر فيها الاتصالات من منطقة إلى أخرى ” توازنا ” بين الإثارة والتثبيط، وعلى وجه التحديد فإن التحفيز الذي توفره الخلايا العصبية الاستثارية يسمح بإرسال الإشارات، في حين أن الكبت من الخلايا العصبية المثبطة يضمن عدم نمو نشاط الإشارة خارج نطاق السيطرة .
ذكرت المؤلفة المشاركة في الدراسة، مادهورا جوجليكار، بعض التصريحات
يقول المؤلف الأول المشارك في هذه الدراسة ” مادهورا جوجليكار “، وهو الذي أجرى البحث كزميل ما بعد الدكتوراه في مختبر وانغ، ويعد الآن مدرب في معهد كورانت للعلوم الرياضية بجامعة نيويورك : ” بشكل غير متوقع يكشف نموذجنا أنه فقط عندما تكون الإشارة قوية بما فيه الكفاية، فوق مستوى العتبة تصل الإشارة إلى مجموعة كبيرة من المناطق في منطقة الدماغ تسمى القشرة المخية قبل الجبهية، والتي تلعب دورا حاسما في الإدراك الرفيع المستوى ” .
: “يشبه نمط التنشيط العالمي الذي يحدث في الدماغ البشري نمط التنشيط العالمي العالمي، حيث يدرك الإدراك الحسي الوعي، والذي يوحي بوجود صلة محتملة بين آلية الدارات العصبية الكبيرة المتوازنة المقترحة لنقل الإشارات، وفهم كيفية معالجة المعلومات الواعية .
المؤلفون الآخرون المشاركون في هذه الدراسة
يشارك المؤلفون الآخرون في هذه الدراسة، وهم أعضاء سابقون في مختبر وانغ، ويتضمنون: جورج ميخياس، الذي يعمل الآن كأستاذ مساعد في جامعة أمستردام، وقوانغ يو روبرت يانج، الذي يعمل الآن كزميل أبحاث في جامعة كولومبيا .
الجهات التي دعمت الدراسة
تم تمويل هذا العمل من قبل مؤسسة سوارتز، ومكتب البحوث البحرية (N00014-17-1-2041)، ومنحة برنامج سايمونز التعاوني العالمي .