باحثون يحددون شبكة "فائقة الحساب" في الدماغ البشري

متابعة: ظهرت دراسة جديدة من جامعة أوسلو أن الدماغ لديه "مركز الطالب الذي يذاكر كثيرا" والقادر على إجراء حسابات أكثر تعقيدا.

وتقوم الخلايا العصبية في الدماغ بإجراء مليارات من العمليات الحسابية المعقدة لحساب سرعتك وموقعك واتجاهك. ولسنوات، كانت قدرة الدماغ على حساب مثل هذه المعلمات لغزا.

وبعد خمس سنوات من البحث في نظرية شبكة الجاذبية المستمرة، أو CAN، حصلت شارلوت بوكارا ومجموعتها من العلماء في معهد العلوم الطبية الأساسية بجامعة أوسلو، بمركز الطب الجزيئي في النرويج (NCMM)، حقق انفراجة.

وأوضحت بوكارا: "نحن أول من أثبت بوضوح أن الدماغ البشري يحتوي فعليا على" خلايا الطالب الذي يذاكر كثيرا أو الآلات الحاسبة الفائقة التي طرحتها نظرية CAN. ووجدنا خلايا عصبية ترمز للسرعة والموضع والاتجاه دفعة واحدة".

1400 خلية عصبية

قامت بوكارا بتحليل 1400 خلية عصبية مسجلة في الفئران بطريقة موزعة عبر عدة مناطق من الدماغ. وجنبا إلى جنب مع زميلتها دافيد سبالا والباحثة أليساندرو تريفيس، نشرت مؤخرا مقالا في Nature Communications بعنوان "Angular and Linear Speed ​​Cells in the Parahippocampal Circuits."

وتوضح بوكارا: "لقد زودنا الفئران بمسبار دماغ صغير يحمل أقطابا كهربائية رفيعة جدا يمكنها قراءة نشاط الدماغ. وبعد ذلك، أصبحوا أحرارا في التحرك في متاهة للبحث عن الأشياء الجيدة. ويمكننا متابعة حركاتهم بالكاميرا، وبالتالي ربط أفعالهم بنشاط العديد من الخلايا العصبية التي كنا نسجل منها".

واستخدمت مجموعة بحث بوكارا شكلا متقدما من تحليل البيانات لإجراء تحقيق شامل في ما كان يحدث في جميع الطبقات القشرية في العديد من مناطق الدماغ. وتضمن هذا الفحص المنهجي لمجموعات البيانات الواسعة. وهذا البحث الجديد هو استمرار للعمل الرائد لجون أوكيف، وماي بريت وإدفارد موسر (جائزة نوبل في الطب عام 2014)، والتي تُظهر أن الخلايا العصبية الفردية يمكنها الترميز لنظام إحداثيات الملاحة - نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الدماغ النظام.

قطعة أحجية مفقودة قد تكون مهمة للبحث في مرض ألزهايمر

حظيت نظرية شبكة الجاذبية المستمرة، التي تدرسها بوكارا، بشعبية كبيرة بين العلماء لعقود. وباختصار، فإنه يقترح أنه عندما نتحرك، فإن خريطتنا الذهنية أو تمثيلنا للمكان الذي نجد أنفسنا فيه يقوم باستمرار بتحديث نفسه وفقا لموقفنا الجديد.

وتفترض نظرية شبكة الجاذبية المستمرة أن طبقة مخفية من الخلايا العصبية تؤدي عمليات حسابية معقدة وتجمع كميات هائلة من المعلومات حول السرعة والموقع والاتجاه، تماما كما يفعل علماء ناسا عندما يقومون بتعديل مسار الصاروخ.

ويقول الباحثون: "في السابق، كان وجود الطبقة المخفية مجرد نظرية لا يوجد دليل واضح لها. لقد نجحنا الآن في العثور على دليل قوي للوجود الفعلي لمركز الطالب الذي يذاكر كثيرا في الدماغ"، وعلى هذا النحو نملأ جزءا مفقودا من اللغز".

والمنطقة التي عثرت فيها بوكارا وفريقها على هذه الطبقة المخفية، هي على وجه التحديد الجزء من الدماغ الذي تعرض للضرر لأول مرة عند ظهور مرض ألزهايمر.

وتشرح  بوكارا: "النتائج التي توصلنا إليها مهمة لأن هذه الخلايا تخبرنا بمكاننا وكيف نتحرك. وإذا توقفت عن العمل، يضيع المرء". وأما فهم الآليات الداخلية لترميز الدماغ فيمكن تطبيقها لاحقا لتطوير علاجات جديدة.