علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
“Math neurons” identified in the brain
When performing calculations, some neurons are active when adding, others when subtracting
(مستشفى جامعة بون – University Hospital Bonn)
تنشط بعض الخلايا العصبية عند إجراء عملية جمع حسابية وتنشط خلايا عصبية أخرى عند اجراء عملية طرح حسابية
في الدماغ خلايا عصبية تنشط على وجه التحديد أثناء القيام بعمليات حسابية معينة. هذا ما أظهرته دراسة حديثة أجرتها جامعتا توبنغن (Tübingen) و بون (Bonn). تفيد النتائج بأن بعض الخلايا العصبية المكتشفة تنشط حصريًا أثناء عمليات الجمع الحسابية، بينما ينشط البعض الآخر أثناء عمليات الطرح، بغض النظر عن كون تعليمات العمليات الحسابية مكتوبة ككلمات أو علامات حسابية [علامتي الزائد + والناقص -] . نشرت النتائج في مجلة البيولوجيا المعاصرة (Current Biology) (انظر 1).
ربما يعرف معظم أطفال المدارس الابتدائية بالفعل أن اضافة ثلاث تفاحات إلى تفاحتين يكون ناتج الجمع خمس تفاحات. ومع ذلك، فإن ما يحدث في الدماغ أثناء مثل هذه الحسابات لا يزال مجهولاً إلى حد كبير. تلقي الدراسة الحالية التي أجرتها جامعتا بون وتوبنغن الضوء على هذه المسألة.
استفاد الباحثون من ميزة خاصة في قسم الصرع في مستشفى بون الجامعي. حيث أن هذا القسم متخصص في العمليات الجراحية لأدمغة المصابين بالصرع. في بعض المرضى ، النوبات دائمًا ما تبدأ من نفس المنطقة في الدماغ. لتحديد مكان هذه المنطقة المختلة بدقة، يزرع الأطباء عدة أقطاب كهربائية في المرضى. تُستخدم هذه المجسات لتحديد منشأ التشنج بدقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن قياس نشاط كل خلية،من الخلايا العصبية على حده باستخدام أقطاب كهربية.
تنشط بعض الخلايا العصبية فقط عند عمليات الجمع
شاركت خمس نساء وأربعة رجال في الدراسة الحالية. زُرعت أقطاب كهربائية فيما يسمى بالفص الصدغي في أدمغتهم لتسجيل نشاط الخلايا العصبية. في غضون ذلك ، كان على المشاركين القيام بأداء عمليات حسابية بسيطة. “وجدنا أن خلايا عصبية مختلفة تنشط أثناء عمليات الجمع أكثر مما تنشط أثناء عمليات الطرح”، كما يوضح البروفيسور فلوريان مورمان (Florian Mormann) من قسم أمراض الصرع في مستشفى بون الجامعي.
الأمر لم يكن بحيث أن بعض الخلايا العصبية تستجيب فقط لعلامة الـ “+” والبعض الآخر فقط لعلامة الـ “-“: “حتى عندما استبدلنا هذه العلامات الحسابية بكلمات مكنوبة، ظل التأثير كما هو” ، كما تشرح إستير كوتر (Esther Kutter)، التي تحضر الدكتوراه في مجموعة أبحاث البروفيسور مورمان. “على سبيل المثال، عندما طُلب من المشاركين جمع [5 و 3] ، نشطت خلايا الجمع العصبية مرة أخرى؛ بينما بالنسبة لـ [7 ناقص 4] ، نشطت خلايا الطرح عند المشاركين.
هذا يوضح بأن الخلايا المكتشفة ترمِّز بالفعل تعليمات العمليات الحسابية. وبالنتيجة يظهر نشاط الدماغ نوع العمليات الحسابية التي يقوم بها الخاضعون للاختبار حينئذ بدقة كبيرة. قام الباحثون بإدخال أنماط نشاط الخلايا في برنامج تعلم ذاتي كمبيوتري. في الوقت نفسه، أخبر الباحثون البرنامج ما إذا كان هؤلاء الأشخاص يقومون حاليًا بعمليات جمع أو طرح. عندما شاهدت الخوارزمية بيانات نشاط جديدة بعد مرحلة التدريب هذه ، كانت قادرة على التعرف بدقة على أي عملية حسابية [جمع أو طرح] يتم تسجيلها في الأثناء.
أشرف البروفيسور أندرياس نيدر (Andreas Nieder) من جامعة توبنغن على الدراسة مع البروفيسور مورمان. “نحن نعرف من التجارب التي أُجريت على القرود أن الخلايا العصبية الخاصة بقوانين حسابية معينة توجد أيضًا في أدمغتها”. ولكن “في البشر ، لا تكاد توجد أي بيانات في هذا الصدد”.
خلال التحليل الذي قام به الباحثون ، توصلت مجموعتا البحث [في الجامعتين] إلى التعرف على ظاهرة مثيرة للاهتمام: إحدى مناطق الدماغ التي تمت دراستها كانت تُدعى القشرة المجاورة للحصين (2). وجد الباحثون في هذه المنطقة أيضًا خلايا عصبية تنشط بشكل خاص أثناء عمليات الجمع أو الطرح. ولكن في حالة عملية الجمع، تصبح خلايا الجمع العصبية المختلفة نشطة بالتناوب خلال نفس وذات المهمة الحسابية. من الناحية المجازية ، يبدو الأمر كما لو أن زر الجمع في لوحة الآلة الحاسبة يغير مكانه باستمرار. والأمر نفسه يجري في عمليات الطرح. يشير الباحثون أيضًا إلى هذه الظاهرة باسم “الترميز الديناميكي”.
“تمثل هذه الدراسة خطوة مهمة نحو فهم واحدة من أهم قدراتنا على استخدام الرموز (symbolic abilities) بشكل أفضل، وهي عملية الحساب باستخدام الأرقام” ، كما يؤكد مورمان. [المترجم: القدرة على استخدام الرموز تظهر في أول عام من العمر، عندما يتعامل الطفل بشكل تخيلي مع شيء ما على أنه شيء آخر – مثل الادعاء بأن القالب الخشبي سيارة أو يستخدم كوبًا كقبعة، بحسب 3]. يريد الفريقان من جامعتي بون وتوبنغن الآن أن يبحثا بالضبط في الدور الذي تلعبه الخلايا العصبية في هذا المسألة.
مصادر من داخل وخارج النص:
1- https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)00116-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982222001166%3Fshowall%3Dtrue
2-https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3786097/
3-https://www.britannica.com/topic/human-behavior/Symbolic-ability-and-imitation
المصدر الرئيس:
https://www.uni-bonn.de/en/news/028-2022
