يجد العلماء أن دائرة الدماغ في عصور ما قبل التاريخ لا تزال تتحكم في الرؤية

إن قدرتك على ملاحظة ما يهم بصريًا تأتي من نظام دماغي قديم عمره أكثر من 500 مليون سنة.

يمكن للدماغ أن يفهم العالم البصري حتى دون الاعتماد على الطبقة الخارجية الأكثر تقدمًا، وهي القشرة. دراسة جديدة نشرت في بلوس علم الأحياء يُظهر أن بنية الدماغ الأقدم بكثير، والمعروفة باسم الأكيمة العلوية، لديها الآلية العصبية اللازمة لتنفيذ الحسابات البصرية الأساسية. تسمح هذه العمليات للدماغ بفصل الأشياء عن خلفيتها وتحديد الإشارات البصرية الأكثر أهمية في مساحة معينة.

ويظهر البحث أيضًا أن هذه الدوائر القديمة، الموجودة في جميع أدمغة الفقاريات، يمكنها إنتاج تفاعلات محيطة مركزية بشكل مستقل. يساعد هذا المبدأ البصري الأساسي الدماغ على اكتشاف التباين والحواف والميزات المهمة بصريًا في البيئة.

يوضح أندرياس كارداماكيس، رئيس مختبر الدوائر العصبية في الرؤية من أجل العمل في معهد علوم الأعصاب (IN)، وهو مركز مشترك لمجلس البحوث الوطني الإسباني (CSIC) وجامعة ميغيل هيرنانديز (UMH) في إلتشي، والباحث الرئيسي في معهد العلوم العصبية (IN)، وهو مركز مشترك لمجلس البحوث الوطني الإسباني (CSIC) وجامعة ميغيل هيرنانديز (UMH) في إلتشي، والباحث الرئيسي في معهد العلوم العصبية (IN): “على مدى عقود، كان يُعتقد أن هذه الحسابات تقتصر على القشرة البصرية، لكننا أظهرنا أن الركام العلوي، وهو بنية أقدم بكثير من الناحية التطورية، يمكنه أيضًا القيام بها بشكل مستقل”. دراسة.

“وهذا يعني أن القدرة على تحليل ما نراه وتحديد ما يستحق اهتمامنا ليس اختراعا حديثا للدماغ البشري، بل آلية ظهرت منذ أكثر من نصف مليار سنة.”

الدماغ مبني على الرادار البصري

تعمل الأكيمة العلوية مثل الرادار البيولوجي. يتلقى إشارات مباشرة من شبكية العين ويقيمها قبل أن تصل المعلومات البصرية إلى القشرة الدماغية. يتمثل دورها في تحديد العناصر الأكثر صلة بالمشهد المرئي بسرعة.

عندما يتحرك جسم ما، أو يومض، أو يظهر فجأة، فإن الأكيمة العلوية غالبا ما تكون أول بنية دماغية تستجيب. فهو يساعد في توجيه حركات العين نحو هذه التغييرات، مما يسمح للدماغ بتوجيه الانتباه بسرعة.

كيف درس العلماء الدوائر البصرية القديمة

لفهم كيفية عمل هذا الهيكل، استخدم الباحثون مجموعة من التقنيات المتقدمة، بما في ذلك علم البصريات الوراثي المنقوش، والفيزيولوجيا الكهربية، والنمذجة الحاسوبية. من خلال تنشيط اتصالات معينة في شبكية العين بالضوء وتسجيل الاستجابات في شرائح دماغ الفأر، تمكن الفريق من ملاحظة كيفية تفاعل الخلايا العصبية في الركام العلوي.

وأظهرت هذه التجارب أنه عندما يتم تحفيز المناطق البصرية المحيطة، يتم قمع الاستجابة للإشارة المركزية. يعد هذا النمط سمة مميزة للتفاعلات المحيطية المركزية وتم تأكيده باستخدام رسم الخرائط عبر المشبكي الخاص بنوع الخلية والنماذج الحسابية واسعة النطاق.

يقول كويسونج سونج، المؤلف الأول المشارك في الدراسة: “لقد رأينا أن الركام العلوي لا ينقل المعلومات البصرية فحسب، بل يعالجها ويصفيها أيضًا بشكل فعال، مما يقلل الاستجابة للمحفزات الموحدة ويعزز التباينات”. “وهذا يدل على أن القدرة على اختيار أو تحديد أولويات المعلومات البصرية هي جزء لا يتجزأ من أقدم الدوائر تحت القشرية في الدماغ.” وتشير النتائج إلى أن قدرة الدماغ على تسليط الضوء على المعلومات البصرية الهامة لا تعتمد فقط على المناطق القشرية العليا ولكنها متجذرة في الآليات المشتركة في جميع أنحاء الدماغ. الفقاريات.

إعادة التفكير في المعالجة البصرية وتطور الدماغ

تتحدى هذه النتائج وجهة النظر السائدة منذ زمن طويل والتي تقول إن المعالجة البصرية المعقدة تقتصر على القشرة المخية. وبدلا من ذلك، فإنها تدعم تنظيما أكثر طبقات في الدماغ، حيث تقوم الهياكل القديمة بما هو أكثر من مجرد تمرير المعلومات. كما أنها تنفذ العمليات الحسابية الهامة اللازمة للبقاء على قيد الحياة، مثل اكتشاف الحيوانات المفترسة، أو متابعة الفريسة، أو التغلب على العوائق.

ويشير كارداماكيس إلى أن “فهم كيفية مساهمة هذه الهياكل السلفية في الاهتمام البصري يساعدنا أيضًا على فهم ما يحدث عندما تفشل هذه الآليات”. “قد تنشأ الاضطرابات مثل نقص الانتباه، أو فرط الحساسية الحسية، أو بعض أشكال إصابات الدماغ المؤلمة جزئيًا من اختلال التوازن بين التواصل القشري وهذه الدوائر الأساسية.”

يقوم فريق البحث الآن بتوسيع هذا العمل ليشمل دراسات على الجسم الحي لاستكشاف كيفية تأثير الأكيمة العلوية على الانتباه والحد من التشتيت أثناء السلوك الموجه نحو الهدف. إن تعلم كيفية ترجمة الانحرافات البصرية إلى أفعال يمكن أن يسلط الضوء على الجذور البيولوجية للاضطرابات المرتبطة بالانتباه، خاصة في عالم تتشكل بشكل متزايد من خلال التكنولوجيا البصرية.

التعاون العالمي وراء الدراسة

تم إجراء الدراسة من خلال تعاون دولي يضم معهد كارولينسكا، والمعهد الملكي للتكنولوجيا KTH (كلاهما في السويد)، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (كلاهما في السويد).مع، الولايات المتحدة الأمريكية). كما لعبت تيريزا فيمينيا، الباحثة في IN CSIC UMH، دورًا رئيسيًا في تطوير العمل التجريبي.

مخطط تطوري مشترك للاهتمام

فيما يتعلق بهذا البحث، نشر أندرياس كاردماكيس وجيوفاني أوسيليو مؤخرًا فصلاً في سلسلة تطور الأجهزة العصبية، حرره جيه إتش كاس (يظهر الآن في إلسفير، 2025). يستكشف الفصل التاريخ التطوري للدوائر البصرية تحت القشرية عبرها صِنف.

يراجع المؤلفون كيف أن هياكل الدماغ المشابهة للأكيمة العلوية، الموجودة في الأسماك والبرمائيات والزواحف والطيور والثدييات، تتبع جميعها نفس المبدأ الأساسي. فهي تدمج المدخلات الحسية مع التحكم الحركي لتوجيه الانتباه وحركات العين.

لقد تم الحفاظ على بنية الدماغ هذه لأكثر من 500 مليون سنة، ووفرت الأساس الذي طورت عليه القشرة لاحقًا قدرات معرفية أكثر تقدمًا. يقول كارداماكيس: “لم يحل التطور محل هذه الأنظمة القديمة؛ بل بُني عليها”، مضيفًا: “ما زلنا نعتمد على نفس الأجهزة الأساسية لنقرر أين ننظر وما يجب أن نتجاهله”.

المرجع: “تشفير الدوائر المتكررة مرة أخرى الحسابات البصرية المركزية المحيطة في الركام العلوي للماوس” بقلم بينغ كوي، وكوي سونج، وديميتريوس مارياتوس-ميتاكساس، وأرتورو جي. إيسلا، وتيريزا فيمينيا، وياكوفوس لازاريديس، وكونستانتينوس ميليتيس، وأرفيند كومار، وأندرياس أ. كارداماكيس، 16 أكتوبر 2025، بلوس علم الأحياء.
دوى: 10.1371/journal.pbio.3003414

تم دعم هذا البحث من قبل وكالة أبحاث الدولة الإسبانية – وزارة العلوم والابتكار والجامعات الإسبانية، وبرنامج سيفيرو أوتشوا لمراكز التميز، وجنراليتات فالنسيانا من خلال برنامج CIDEGENT، ومجلس البحوث السويدي، ومؤسسة الدماغ السويدية، ومؤسسة Olle Engkvist.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.