دراسة جديدة تحدد منطقة من المهاد كمصدر رئيسي للإشارات التي تشفر التجارب السابقة في القشرة المخية الحديثة (The Neocortex ).
يقوم الدماغ بترميز المعلومات التي تجمعها حواسنا. ومع ذلك ، لإدراك بيئتنا والتفاعل معها بشكل بناء ، يجب تفسير هذه الإشارات الحسية في سياق تجاربنا السابقة وأهدافنا الحالية. في العدد الأخير من مجلة Science ، حدد فريق من العلماء بقيادة الدكتور يوهانس ليتزكوس ، رئيس مجموعة الأبحاث في معهد ماكس بلانك لأبحاث الدماغ ، مصدرًا رئيسيًا لهذه المعلومات التي تعتمد على الخبرة من أعلى إلى أسفل.
القشرة المخية الحديثة هي أكبر منطقة في دماغ الإنسان. لقد توسعت وتمايزت بشكل كبير خلال تطور الثدييات ، ويعتقد أنها تتوسط في العديد من القدرات التي تميز البشر عن أقرب أقربائهم. علاوة على ذلك ، تلعب الاختلالات في هذا المجال أيضًا دورًا رئيسيًا في العديد من الاضطرابات النفسية. يتم تمكين جميع الوظائف المعرفية العليا للقشرة المخية الحديثة من خلال الجمع بين دفقين متميزين من المعلومات: تيار "من أسفل إلى أعلى" يحمل إشارات من البيئة المحيطة ، ودفق "من أعلى إلى أسفل" ينقل المعلومات التي تم إنشاؤها داخليًا والتي وظيفتها ترميز تجاربنا السابقة والأهداف الحالية.
يقول ليتسكوس : "لقد أوضحت عقود من الاستقصاء كيفية معالجة المدخلات الحسية من البيئة. ومع ذلك ، فإن معرفتنا بالمعلومات المولدة داخليًا لا تزال في مهدها. هذه واحدة من أكبر الفجوات في فهمنا لوظائف الدماغ العليا مثل الإدراك الحسي ". حفز هذا الفريق على البحث عن مصادر هذه الإشارات من أعلى إلى أسفل. "اقترح العمل السابق من قبلنا والعديد من العلماء الآخرين أن الطبقة العليا من القشرة المخية الحديثة من المحتمل أن تكون موقعًا رئيسيًا يتلقى مدخلات تحمل معلومات من أعلى إلى أسفل. أخذ هذا كنقطة بداية سمح لنا بتحديد منطقة من المهاد - منطقة دماغية مغروسة بعمق داخل الدماغ الأمامي - كمصدر مرشح رئيسي لمثل هذه المعلومات الداخلية ".
بدافع من هذه الملاحظات ، ابتكرت الدكتورة إم بيلين باردي ، المؤلفة الأولى للدراسة والباحثة ما بعد الدكتوراه في مختبر ليتزكوس ، طريقة مبتكرة مكنتها من قياس استجابات المشابك المهادية المفردة في القشرة المخية الحديثة للفأر قبل وبعد نموذج التعلم. تتذكر باردي أن "النتائج كانت واضحة جدًا". "في حين تم ترميز المنبهات المحايدة غير الملائمة عن طريق استجابات صغيرة وعابرة في هذا المسار ، عزز التعلم نشاطها بقوة وجعل الإشارات أسرع وأكثر استدامة بمرور الوقت." يشير هذا إلى أن المشابك المهادية في القشرة المخية الحديثة تُرمِّز التجربة السابقة للحيوان. "لقد كنا مقتنعين حقًا بأن هذا هو الحال عندما قارنا قوة الذاكرة المكتسبة بالتغير في نشاط المهاد: كشف هذا عن وجود علاقة إيجابية قوية ، مما يشير إلى أن المدخلات من المهاد تُرَمَّز بشكل بارز إلى الملاءمة السلوكية المكتسبة للمحفزات " ليتسكوس.
ولكن هل هذه الآلية انتقائية لهذه الإشارات ذات الصلة بالذاكرة من أعلى إلى أسفل؟ يمكن أن تكون المنبهات الحسية ذات صلة بسبب ما تعلمنا ربطه بها ، ولكن أيضًا بسبب خصائصها الفيزيائية فقط. على سبيل المثال ، الأصوات الأعلى هي التي تجذب انتباه كل من البشر والحيوانات بسهولة. ومع ذلك ، فهذه وظيفة ذات مستوى منخفض لا علاقة لها بالخبرة السابقة. تقول باردي: "من المثير للاهتمام ، أننا وجدنا آليات تشفير مختلفة جدًا ، بل في الواقع معاكسة ، لهذا الشكل التصاعدي من الارتباط".
نظرًا لأهميتها المركزية ، تكهن العلماء بأن الطريقة التي يتم بها استقبال هذه الإشارات في القشرة المخية الحديثة يجب أن تخضع لتنظيم صارم. تناول باردي وزملاؤه هذا الأمر في تجارب أخرى ، جنبًا إلى جنب مع النمذجة الحاسوبية بالتعاون مع مختبر الدكتور هينينج سبريكيلر وفريقه في Technische Universität Berlin. حددت النتائج بالفعل آلية غير معروفة سابقًا يمكنها ضبط المعلومات بدقة على طول هذا المسار ، وتحديد نوع متخصص من الخلايا العصبية في الطبقة العليا من القشرة المخية الحديثة كحارس بوابة ديناميكي لهذه الإشارات من أعلى إلى أسفل.
"تكشف هذه النتائج عن المدخلات المهادية إلى القشرة المخية الحديثة الحسية كمصدر رئيسي للمعلومات حول التجارب السابقة التي ارتبطت بالمنبهات الحسية. هذه الإشارات من أعلى إلى أسفل مضطربة في عدد من اضطرابات الدماغ مثل التوحد والفصام ، وأملنا هو أن النتائج الحالية ستتيح أيضًا فهمًا أعمق للتغيرات غير القادرة على التكيف التي تكمن وراء هذه الظروف القاسية ، "يستنتج ليتزكوس.
المصدر