تعرض الفئران عملاً يشبه الجيداي: تحريك كائن رقمي بقوة الدماغ

مجلة رونق -  مثل Yodas الصغيرة ذات الشعر الذي يرفع أجنحة X من المستنقع، يمكن للفئران رفع المكعبات الرقمية وإسقاطها بالقرب من الهدف. لكن هذه الفئران لا تستخدم القوة. وبدلا من ذلك، يستخدمون خيالهم.

هذه الخدعة التحريكية الذهنية، الموصوفة في مجلة Science الصادرة في 3 نوفمبر، تقدم تلميحات حول كيفية تخيل الأدمغة لسيناريوهات جديدة وتذكرها للسيناريوهات السابقة.

يقول مايانك ميهتا، عالم الفيزياء العصبية في جامعة كاليفورنيا: "هذا بحث رائع". "إنه يفتح الكثير من الاحتمالات المثيرة." ويقول إن الفهم العلمي الأعمق لمنطقة الدماغ المشاركة في هذا العمل الفذ يمكن، على سبيل المثال، أن يساعد الباحثين على تشخيص اضطرابات الذاكرة وعلاجها.

يدرس عالم الأعصاب ألبرت لي وزملاؤه كيف يمكن للأدمغة العودة بالزمن إلى الوراء من خلال إعادة النظر في الذكريات والقفز للأمام لتخيل السيناريوهات المستقبلية. يقول لي، الذي أجرى الدراسة الجديدة أثناء وجوده في حرم جانيليا للأبحاث التابع لمعهد هوارد هيوز الطبي في أشبورن بولاية فيرجينيا، إن هذه العمليات، التي تسمى أحيانًا "السفر العقلي عبر الزمن"، هي "جزء مما يجعل حياتنا العقلية الداخلية غنية ومثيرة للاهتمام".

للتعمق في هذه الأسئلة المعقدة، بدأ الباحثون بسؤال أبسط: "هل يمكنك أن تكون في مكان ما وتفكر في مكان آخر؟" يقول لي، الذي يعمل الآن باحثًا في معهد HHMI في مركز Beth Israel Deaconess الطبي في بوسطن. "الفأر لا يفعل أي شيء أكثر روعة من ذلك. نحن لا نطلب منهم أن يتذكروا إجازتهم الصيفية”.

قام عالم الأعصاب والمهندس تشونغكسي لاي، الذي يعمل الآن أيضًا في بيث إسرائيل ديكونيس، بتدريب الفئران على التحرك في حلقة مفرغة كروية وسط عالم افتراضي ثلاثي الأبعاد معروض على شاشة محيطة. بينما كانت الفئران تتنقل حول عالمها الافتراضي، سجلت الأقطاب الكهربائية إشارات من الخلايا العصبية في قرن آمون الفئران، وهي هياكل الدماغ المعروفة بأنها تحتوي على معلومات مكانية معقدة، من بين أشياء أخرى (SN: 10/6/14). وبهذه الطريقة، قام الباحثون بمطابقة أنماط نشاط الدماغ مع نقاط في العالم الافتراضي.

بعد ذلك، أراد الباحثون معرفة ما إذا كان بإمكان الفئران أن تتخيل طريقها عبر العالم. تم تدريب الحيوانات على تحريك مكعب افتراضي عقليًا إلى عمود ملتوي، باستخدام أنماط نشاط الدماغ في الحصين فقط. إذا استخدمت القوارض المكعب بشكل صحيح، فستحصل على مكافأة من الماء. في هذه التجربة، تم التحكم في عالم الواقع الافتراضي بواسطة أدمغة الفئران؛ ولم تعد الحركات الجسدية للفئران على جهاز المشي ذات أهمية.

وبعد بعض التدريب، أتقن المتدربون ذوو الفراء المهمة، كما أظهر نشاط أدمغتهم. ومن خلال تنشيط النمط الصحيح من الخلايا في الحصين، تمكنت الفئران من التركيز وإمساك المكعب بالقرب من العمود الملتوي لعدة ثوان. وفي مهمة أخرى، انتقلت الفئران عقليًا عبر العالم الافتراضي للوصول إلى العمود الملتوي.

يقول عالم الأعصاب داويون جي من كلية بايلور للطب في هيوستن، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة، إن النتائج هي "دليل قوي على أن الفئران يمكنها استخدام الخيال لأداء مهام اصطناعية جديدة". وهي ليست مجرد الفئران. ويقول: "من المحتمل أننا نحن البشر نتخيل من خلال تنشيط ذكريات الحصين أيضًا".

يقول ميهتا إن الحُصين، وهو هيكل على شكل فرس البحر يقع في عمق كل جانب من الدماغ، معقد للغاية، ولا يزال غامضًا تمامًا. وقد أظهر عمله وغيره أن الخلايا هناك تتأثر بجميع أنواع الأشياء، بما يتجاوز المواقع المكانية المجردة. يقول ميهتا: "من الواضح أن هناك الكثير مما يجب أخذه في الاعتبار".

على سبيل المثال، أتاحت الأقطاب الكهربائية المزروعة في أجزاء مختلفة من الدماغ البشري للناس التحكم في أجهزة الكمبيوتر والأطراف الآلية (SN: 11/21/18). يقول لي إن الأجهزة التي تتضمن إشارات عصبية من الحصين قد تسمح في يوم من الأيام بوظائف أكثر تجريدًا. ويقول إنه بالمقارنة مع الجرذان، "ربما يستطيع البشر التحكم في الحُصين الخاص بهم لفترات أطول باستخدام ذخيرة أكبر، وربما تكون المفاهيم التي يتم ترميزها في الدماغ أكثر تعقيدًا بكثير".