تشير الملاحظات التي أجريت على الفئران إلى دور أحلام اليقظة في إعادة تشكيل الدماغ
أنت تجلس بهدوء، وفجأة يضبط دماغك العالم ويتجول نحو شيء آخر تمامًا – ربما تجربة حديثة أو ذكرى قديمة. لقد حلمت للتو بحلم يقظة. ومع ذلك، وعلى الرغم من انتشار هذه التجربة في كل مكان، فإن فهم ما يحدث في الدماغ أثناء أحلام اليقظة قد استعصى على علماء الأعصاب.
والآن، أدت دراسة أجريت على الفئران، نُشرت يوم في مجلة Nature ، إلى تقريب فريق بقيادة باحثين في كلية الطب بجامعة هارفارد خطوة واحدة من اكتشاف ذلك.
وتتبع الباحثون نشاط الخلايا العصبية في القشرة البصرية لأدمغة الفئران بينما ظلت الحيوانات في حالة يقظة هادئة. ووجدوا أنه في بعض الأحيان تنشط هذه الخلايا العصبية بنمط مشابه للنمط الذي يحدث عندما ينظر الفأر إلى صورة فعلية، مما يشير إلى أن الفأر كان يفكر – أو يحلم – حول الصورة. علاوة على ذلك، فإن أنماط النشاط خلال أحلام اليقظة القليلة الأولى للفأر في اليوم تنبأت بكيفية تغير استجابة الدماغ للصورة بمرور الوقت.
يقدم البحث أدلة مثيرة، وإن كانت أولية، على أن أحلام اليقظة يمكن أن تشكل استجابة الدماغ المستقبلية لما يراه. وحذر الفريق من أن العلاقة تحتاج إلى تأكيد في مزيد من الأبحاث، لكن النتائج تقدم دليلا مثيرا للاهتمام على أن أحلام اليقظة أثناء الاستيقاظ الهادئ قد تلعب دورا في مرونة الدماغ – قدرة الدماغ على إعادة تشكيل نفسه استجابة للتجارب الجديدة.
وقالت المؤلفة الرئيسية نغيا نجوين، الحاصلة على درجة الدكتوراه: “أردنا أن نعرف كيف حدثت عملية أحلام اليقظة هذه على المستوى البيولوجي العصبي، وما إذا كانت لحظات التفكير الهادئ هذه يمكن أن تكون مهمة للتعلم والذاكرة”. طالب في علم الأحياء العصبية في معهد بلافاتنيك في HMS.
منطقة دماغية مهملة
لقد أمضى العلماء وقتًا طويلاً في دراسة كيفية إعادة الخلايا العصبية لأحداث الماضي لتكوين ذكريات ورسم خريطة للبيئة المادية في الحصين، وهي منطقة دماغية على شكل فرس البحر تلعب دورًا رئيسيًا في الذاكرة والملاحة المكانية.
وعلى النقيض من ذلك، لم يكن هناك سوى القليل من الأبحاث حول إعادة عمل الخلايا العصبية في مناطق الدماغ الأخرى، بما في ذلك القشرة البصرية. ومن شأن هذه الجهود أن توفر رؤى قيمة حول كيفية تشكيل الذكريات البصرية.
قال كبير الباحثين مارك أنديرمان ، أستاذ الطب في Beth Israel Deaconess Medical: “أصبح مختبري مهتمًا بمعرفة ما إذا كان بإمكاننا التسجيل من عدد كافٍ من الخلايا العصبية في القشرة البصرية لفهم ما يتذكره الفأر بالضبط – ثم ربط هذه المعلومات بمرونة الدماغ”. مركز، وأستاذ علم الأعصاب في HMS.
في الدراسة الجديدة، أظهر الباحثون مرارًا وتكرارًا للفئران واحدة من صورتين، تتكون كل منهما من نمط رقعة شطرنج مختلف من المربعات الرمادية والسوداء والبيضاء المرقطة. بين الصور، أمضت الفئران دقيقة واحدة في النظر إلى شاشة رمادية. سجل الفريق في الوقت نفسه نشاطًا من حوالي 7000 خلية عصبية في القشرة البصرية.
وجد الباحثون أنه عندما ينظر الفأر إلى صورة ما، تنشط الخلايا العصبية بنمط محدد، وكانت الأنماط مختلفة بما يكفي لتمييز الصورة الأولى عن الصورة الثانية. والأهم من ذلك، عندما نظر الفأر إلى الشاشة الرمادية بين الصور، كانت الخلايا العصبية تنشط أحيانًا بنمط مماثل، ولكن ليس متطابقًا، كما هو الحال عندما نظر الفأر إلى الصورة، وهي علامة على أنه كان يحلم بالصورة. حدثت أحلام اليقظة هذه فقط عندما كانت الفئران مسترخية، وتتميز بالسلوك الهادئ وبؤبؤ العين الصغير.
مما لا يثير الدهشة، أن أحلام اليقظة لدى الفئران تتعلق بأحدث صورة أكثر، وكانت أحلام اليقظة لديها في بداية اليوم أكثر من تلك التي تراودها في النهاية، عندما كانت قد شاهدت كل صورة بالفعل عشرات المرات.
لكن ما وجده الباحثون بعد ذلك كان غير متوقع على الإطلاق.
على مدار اليوم، وعلى مدار الأيام، تغيرت أنماط النشاط التي شوهدت عندما نظرت الفئران إلى الصور، وهو ما يسميه علماء الأعصاب “الانجراف التمثيلي”. لكن هذا الانجراف لم يكن عشوائيا. وبمرور الوقت، أصبحت الأنماط المرتبطة بالصور أكثر اختلافًا عن بعضها البعض، حتى أصبح كل منها يشتمل على مجموعة منفصلة تمامًا تقريبًا من الخلايا العصبية. ومن الجدير بالذكر أن النمط الذي شوهد خلال أحلام اليقظة القليلة الأولى للفأر حول صورة ما تنبأ بما سيصبح عليه النمط عندما ينظر الفأر إلى الصورة لاحقًا.
وقال أندرمان: “هناك انحراف في كيفية استجابة الدماغ لنفس الصورة مع مرور الوقت، ويمكن لأحلام اليقظة المبكرة هذه التنبؤ إلى أين يتجه الانجراف”.
أخيرًا، وجد الباحثون أن أحلام اليقظة في القشرة البصرية حدثت في نفس الوقت الذي حدث فيه نشاط إعادة العرض في الحصين، مما يشير إلى أن منطقتي الدماغ تتواصلان خلال أحلام اليقظة هذه.
الجلوس، ربما لأحلام اليقظة
وبناءً على نتائج الدراسة، يشتبه نجوين في أن أحلام اليقظة هذه قد تكون لها دور فعال في مرونة الدماغ.
“عندما ترى صورتين مختلفتين عدة مرات، يصبح من المهم التمييز بينهما. وقال نجوين: “تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن أحلام اليقظة قد توجه هذه العملية عن طريق توجيه الأنماط العصبية المرتبطة بالصورتين بعيدًا عن بعضها البعض”، مع الإشارة إلى أن هذه العلاقة تحتاج إلى تأكيد.
وأضاف نجوين أن تعلم التمييز بين الصور من شأنه أن يساعد الفأر على الاستجابة لكل صورة بمزيد من التحديد في المستقبل.
تتوافق هذه الملاحظات مع مجموعة متزايدة من الأدلة لدى القوارض والبشر على أن الدخول في حالة من اليقظة الهادئة بعد تجربة ما يمكن أن يحسن التعلم والذاكرة.
بعد ذلك، يخطط الباحثون لاستخدام أدوات التصوير الخاصة بهم لتصور الروابط بين الخلايا العصبية الفردية في القشرة البصرية وفحص كيفية تغير هذه الروابط عندما “يرى” الدماغ صورة.
وقال أندرمان: “كنا نطارد 99% من نشاط الدماغ غير المستكشف، واكتشفنا أن هناك الكثير من الثراء في القشرة البصرية التي لم يكن أحد يعرف عنها أي شيء”.
ما إذا كانت أحلام اليقظة لدى الأشخاص تنطوي على أنماط نشاط مماثلة في القشرة البصرية هو سؤال مفتوح، وسوف تتطلب الإجابة تجارب إضافية. ومع ذلك، هناك أدلة أولية على أن عملية مماثلة تحدث عند البشر عندما يتذكرون الصور المرئية.
أظهر راندي باكنر ، أستاذ علم النفس وعلم الأعصاب بجامعة سوسلاند في جامعة هارفارد، أن نشاط الدماغ في القشرة البصرية يزداد عندما يُطلب من الأشخاص تذكر صورة ما بالتفصيل. وقد سجلت دراسات أخرى موجات من النشاط الكهربائي في القشرة البصرية والحصين أثناء هذا الاستدعاء.
بالنسبة للباحثين، تشير نتائج دراستهم ونتائج أخرى إلى أنه قد يكون من المهم إفساح المجال للحظات من الاستيقاظ الهادئ الذي يؤدي إلى أحلام اليقظة. بالنسبة للفأرة، قد يعني هذا أخذ استراحة من النظر إلى سلسلة من الصور، وبالنسبة للإنسان، قد يعني هذا أخذ استراحة من التمرير على الهاتف الذكي.
قال أندرمان: “نحن واثقون جدًا من أنك إذا لم تمنح نفسك أي وقت من الراحة أثناء الاستيقاظ، فلن يكون لديك الكثير من أحداث أحلام اليقظة هذه، والتي قد تكون مهمة لليونة الدماغ”.
ومن بين المؤلفين الإضافيين في الورقة أندرو لوتاس، وأورين أمسالم، وجيسيبا فرناندو، وأندي يونغ إيون آهن، وريتشارد حكيم، وجوسلين فيرغارا، وجاستن مكماهون، وجورداني ديميشستين، وبرناردو ساباتيني.
