مقالات مشابهة
لقد وجد العلماء أن القشرة الخارجية لدماغ الثدييات قادرة على الحفاظ على السيطرة على جميع المدخلات الخارجية التي تتلقاها بسبب كيفية تنظيم شبكاتها العصبية في “وحدات” مترابطة ولكنها تعمل بشكل مستقل.
وكان هذا الاكتشاف نتيجة لنظام تجريبي فريد من نوعه قام بتنمية الخلايا العصبية، وهي العناصر الوظيفية للدماغ، على الأسطح الزجاجية الدقيقة. ثم وصفت النماذج الحسابية الملاحظات التجريبية.
ونُشر العمل الذي أجراه فريق دولي من الباحثين بقيادة هيدياكي ياماموتو من جامعة توهوكو وجوردي سوريانو من جامعة برشلونة، في المجلة. تقدم العلوم.
القشرة هي الطبقة الخارجية للدماغ التي تحتوي على عدد كبير من الخلايا العصبية المسؤولة عن وظائف مثل الإدراك الحسي، والتحكم الحركي، والحسابات العليا.
يقول ياماموتو: “الشبكات العصبية، مثل تلك الموجودة في قشرة الثدييات، تحتاج إلى أن تكون قادرة على فصل المدخلات من الدوائر المتخصصة، ودمج المدخلات من دوائر متعددة”. ولكن لم يكن من الواضح كيف تكون القشرة قادرة على دعم هذين النموذجين المختلفين تمامًا للمعالجة.
ولدراسة ذلك، قام الباحثون بتوجيه الخلايا العصبية القشرية لتشكيل شبكة تحتوي على مجموعات فرعية متعددة، أو وحدات. تم تصميم الخلايا العصبية المزروعة في المختبر للتعبير عن البروتينات الحساسة للضوء بحيث يمكن تحفيزها باستخدام طول موجي محدد من الضوء.
وجد الفريق أن الشبكات المعيارية الأكثر تشكيلًا لديها استجابات كبيرة لتحفيز الضوء الموضعي، في حين أن الشبكات ذات “النمطية” الأقل استجابت لجميع المحفزات بطريقة متزامنة بشكل مفرط.
ولكي يحدث هذا التأثير، تم توصيل التحفيز الضوئي المطبق إلى أجزاء مختلفة من الشبكة في أوقات مختلفة، لتقليد مدخلات الحياة الواقعية إلى القشرة من الأجزاء تحت القشرية من الدماغ. ومع ذلك، عندما تم رفع الاستثارة الإجمالية للشبكة بأكملها في وقت واحد، عن طريق زيادة تركيز البوتاسيوم عبر الشبكة بأكملها، أدى ذلك إلى استجابة نشاط متزامنة ومنسقة عبر الشبكات بأكملها.
يوضح ياماموتو: “يُعتقد أن هذا التوازن بين النشاط المنفصل محليًا والنشاط المتكامل عالميًا مهم للدماغ ليكون قادرًا على توسيع قدرته على تمثيل المعلومات بموارد محدودة”.
لا يساعد هذا الاكتشاف العلماء على فهم التفاعل بين بنية ووظيفة دماغ الثدييات فحسب، بل يمكن أن يساعد أيضًا في تحسين تطوير الشبكات العصبية الاصطناعية لاستخدامها في أبحاث التعلم الآلي.
