معلومات عامة

كيف يخلق الدماغ الفكر

كيف يخلق الدماغ الفكر : كل ما نفكر فيه أو نشعر به أو نرغب فيه هو نتيجة نشاط عشرات المليارات من الخلايا العصبية في أدمغتنا. ولكن ما الذي يجعل ذاتيتنا وتفردنا؟ يتقدم علم جديد في حل هذا اللغز: علم الأعصاب الشبكي.

الشبكات تغزو حياتنا. نستخدم كل يوم شبكات معقدة من الطرق والسكك الحديدية والبحرية والجوية ، تجتازها مليارات الآلات من جميع الأنواع. إن وجود هذه الشبكات يفوق حتى تجربتنا المباشرة. فكر في شبكة الويب العالمية (أو الويب) ، والشبكة الكهربائية ، وحتى الكون ، حيث مجرة ​​درب التبانة ليست سوى عقدة صغيرة داخل شبكة لا حصر لها من المجرات. لكن القليل من هذه الأنظمة المتعددة الروابط يساوي تلك الموجودة أسفل جمجمتنا – الدماغ.

في السنوات الأخيرة ، احتل علم الأعصاب مكانة بارزة بشكل متزايد في مجتمعنا وأصبح كثير من الناس على دراية بالصور الملونة الزاهية التي تظهر مناطق من الدماغ “تضيء” أثناء مهمة عقلية. وهكذا ، فإن الفص الصدغي ، على مستوى الأذنين ، يشارك بشكل خاص في الذاكرة ؛ الفص القذالي ، في مؤخرة الرأس ، مكرس بشكل أساسي للرؤية … لكن كيف تتفاعل كل هذه المناطق المتميزة لتولد ذاتيتنا وشخصيتنا وتفردنا كبشر؟

جدول المحتويات

الدماغ: القمم والتلال!


استعار عدد من المختبرات حول العالم ، بما في ذلك معاملنا ، من فرع من فروع الرياضيات يسمى نظرية الرسم البياني لغة يمكنها تحليل واستقصاء والتنبؤ بتفاعلات الدماغ المعقدة التي تسد الفجوة الهائلة على ما يبدو بين النشاط الكهربائي المحموم للخلايا العصبية و مجموعة من الوظائف المعرفية – على سبيل المثال ، الشعور أو التذكر أو اتخاذ القرارات أو تعلم مهارة جديدة أو بدء الحركة. يعتمد هذا المجال الجديد من علم الأعصاب الشبكي على فكرة أن مناطق معينة من الدماغ لها وظائف دقيقة ومحددة جيدًا. في الأساس ، دماغنا عبارة عن شبكة مترامية الأطراف من 100 مليار خلية عصبية مع ما لا يقل عن مليون تريليون نقطة اتصال ، نقاط الاشتباك العصبي. هذا هو، وفقًا لمسلمة علم الأعصاب الإدراكي ، الذي يخلق قدراتنا المعرفية ، ما يمكن للمرء أن يسميه الفكر أو الروح. وهكذا فإن علوم أعصاب الشبكات تسعى لفهم مدى تعقيدها.

إقرأ أيضا:تفسيرات بعض الأشكال المستخدمة في الحياة اليومية

اليوم ، لهذا السبب ، نقوم بنمذجة البيانات التي يوفرها تصوير الدماغ في شكل رسوم بيانية ، والتي تتكون بشكل تخطيطي من خطوط (تسمى الحواف) تربط نقاط التقاطع (تسمى الرؤوس) ببعضها البعض ، كما لو كنت تربط النجوم معًا من Big Dipper. في كل رسم بياني ، تمثل الرؤوس مجموعات صغيرة من الخلايا العصبية (تسمى وحدات الشبكة). يمكنك أيضًا تخيل هذه المجموعات من الخلايا العصبية مثل المطارات التي نراها على خريطة العالم ، متصلة ببعضها البعض بواسطة أقواس كبيرة من الدوائر تمثل الروابط الجوية بين المدن الكبيرة. هذه الممرات الهوائية هي حواف الرسم البياني.

في عملنا ، يتم تقليل الدماغ البشري إلى رسم بياني لحوالي 300 رأس. ترتبط هذه ببعضها البعض عن طريق حواف تمثل الروابط الهيكلية للدماغ ، أي الحزم السميكة للمادة البيضاء المكونة من امتدادات الخلايا العصبية.

كيف يخلق الدماغ الفكر : سمفونية شبكات الدماغ


كيف ستنشئ الشبكات العصبية بعد ذلك القدرات المعرفية؟ لمحاولة الإجابة على هذا السؤال ، دعونا ننظر إلى الدماغ ، لم يعد كشبكة من المطارات مرتبطة بروابط جوية ، ولكن كشيء أكثر حيوية ينتج نشاطًا متضافرًا. على سبيل المثال ، أوركسترا. هذه الصورة هي بلا شك واحدة من تلك التي تصلح لجهاز تفكيرنا بشكل أفضل. لأنه حتى وقت قريب ، درس علماء الأعصاب بشكل أساسي أداء مناطق الدماغ الفردية والمعزولة ، كما لو كنت مهتمًا بأقسام معينة من الأوركسترا: القسم النحاسي ، وقسم الإيقاع ، وقسم الأوتار أو قسم الخشب ، ولكن بشكل مستقل عن بعضها البعض . يمكن فهم هذا إلى حد ما ، لأنه من المهم معرفة كيف يصدر الكمان الأصوات لمعرفة كيفية تقديرها. لكن هذا لا يكفي لمقاربة عمل ما ، مثل سيمفونية ، ككل. من الضروري أيضًا فهم التفاعلات بين أقسام الآلات المختلفة. بعبارة أخرى ، من المهم تحديد كيفية عمل منطقة مقيدة من الدماغ مثل اللوزة .

إقرأ أيضا:حقوق الإنسان

قائمة كاملة بمناطق الدماغ وأدوارها

لكن هذه ليست سوى البداية. حتى قائمة كاملة بمناطق الدماغ وأدوارها – في الرؤية والمهارات الحركية والعواطف وما إلى ذلك. – لن يكون كافياً لتحديد كيفية عمل الدماغ. كما أن جرد أفضل الأدوات لا يوفر وصفة السمفونية من الضروري أيضًا فهم التفاعلات بين أقسام الآلات المختلفة. بعبارة أخرى ، من المهم تحديد كيفية عمل منطقة مقيدة من الدماغ مثل اللوزة ، لكن هذه ليست سوى البداية. حتى قائمة كاملة بمناطق الدماغ وأدوارها – في الرؤية والمهارات الحركية والعواطف وما إلى ذلك. – لن يكون كافياً لتحديد كيفية عمل الدماغ.

كما أن جرد أفضل الأدوات لا يوفر وصفة السمفونية من الضروري أيضًا فهم التفاعلات بين أقسام الآلات المختلفة. بعبارة أخرى ، من المهم تحديد كيفية عمل منطقة مقيدة من الدماغ مثل اللوزة ، لكن هذه ليست سوى البداية. حتى قائمة كاملة بمناطق الدماغ وأدوارها – في الرؤية والمهارات الحركية والعواطف وما إلى ذلك. – لن يكون كافياً لتحديد كيفية عمل الدماغ. كما أن جرد أفضل الأدوات لا يوفر وصفة السمفونية – لن يكون كافياً لتحديد كيفية عمل الدماغ. أن جرد أفضل الأدوات لا يوفر وصفة السمفونية – لن يكون كافياً لتحديد كيفية عمل الدماغ. كما أن جرد أفضل الأدوات لا يوفر وصفة السمفونيةبطولية بيتهوفن.

إقرأ أيضا:حدود الحوسبة الكمومية

كيف يخلق الدماغ الفكر : هناك مليون تريليون نقطة اتصال بين الخلايا العصبية في الدماغ

بدأ علماء الأعصاب الشبكيون في كشف هذه الألغاز من خلال دراسة كيفية تناسب كل منطقة من مناطق الدماغ في شبكة أكبر ، وكيف تتناسب كل شبكة مع الشبكة الكبيرة المتكاملة التي هي الدماغ. للقيام بذلك ، يتم النظر في طريقتين. الأول هو فحص الاتصال الهيكلي للدماغ ، أي الروابط (أو الحواف) بين مناطق الدماغ المختلفة (أو الرؤوس) ، مثل فهم ترتيب مجموعات مختلفة من الأدوات في الأوركسترا. هذا قيد يمكن أن يؤثر على الموسيقى التي سيتم إنتاجها ، لكن هذه البيانات لا توفر الوصول إلى الموسيقى نفسها.

الاتصال الهيكلي والوظيفي أيضًا


الطريقة الثانية هي تخيل الدماغ حقًا كأوركسترا. الأدوات المختلفة عبارة عن عصبونات تفرز بطريقة متزامنة إلى حد ما وفقًا لأنماط دقيقة للغاية. يمكننا بعد ذلك “سماع” موسيقى الدماغ عن طريق قياس الارتباط الديناميكي بين نشاط كل زوج من المناطق ، مما يشير إلى أنهم يعملون معًا. يُطلق على مقياس النشاط المترابط هذا الاتصال الوظيفي ، وهو ما يصف تنسيق الأدوات المختلفة مع بعضها البعض ، بمرور الوقت ، بشكل متزامن. التزامن والديناميات الزمنية هي خصائص الموسيقى الأوركسترالية. كما سنرى ، هذه أيضًا خصائص للظواهر المعرفية. إذا تم تنشيط منطقتين بالمثل وفي نفس الوقت ، تعتبر مرتبطة “وظيفيًا”. هذا الارتباط مهم ، إن لم يكن أكثر ، من مستوى الصوت وحده – عدد الديسيبل – الذي ينتجه قرن فرنسي أو فيولا. يمكن اعتبار حجم موسيقى الدماغ على أنه مستوى نشاط الإشارات الكهربائية التي تدور حول منطقة واحدة من الدماغ أو أخرى.

كيف يخلق الدماغ الفكر : مناطق معينة من الدماغ أكثر نشاطًا من غيرها

ومع ذلك ، في جميع الأوقات ، تكون مناطق معينة من الدماغ أكثر نشاطًا من غيرها. لقد سمعنا جميعًا أننا نستخدم جزءًا صغيرًا فقط من سعة أدمغتنا … في الواقع ، يكون الدماغ بأكمله نشطًا في جميع الأوقات ، ولكن مهمة معينة تضخّم نشاط جزء فقط من الدماغ مقارنة بنشاطه الأساسي (أو راحة).

لكن هذا الترتيب لا يعني أنك تستخدم فقط نصف إمكاناتك المعرفية! في الواقع ، إذا كان دماغك كله نشطًا جدًا في نفس الوقت ، فسيبدو الأمر كما لو أن جميع أعضاء الأوركسترا كانوا يلعبون بصوت عالٍ قدر الإمكان في نفس الوقت ؛ التي من شأنها أن تخلق الفوضى ، وليس شكلاً من أشكال الاتصال. لن ينقل الصوت الذي يصم الآذان النغمات العاطفية الموجودة في قطعة موسيقية كبيرة. إنها النغمة والإيقاعات والإيقاع والتوقفات الاستراتيجية التي تنقل المعلومات الصحيحة ، خلال السمفونية وفي رأسك.

قطع الدماغ إلى وحدات


هنا دماغنا مقسم إلى وحدات ، الرؤوس ، متصلة ببعضها البعض بواسطة الحواف. للمضي قدمًا ، يمكن تجميع الوحدات التي غالبًا ما تتفاعل مع بعضها البعض في وحدات. بهذه الطريقة ، مثلما يمكن تقسيم الأوركسترا إلى مجموعات من الآلات من عائلات مختلفة ، يمكن تقسيم الدماغ إلى مجموعات كبيرة من الرؤوس تسمى الوحدات. نتحدث عن “نمطية” أو “شبكات محلية”. جميع الأدمغة معيارية. حتى الشبكة المكونة من 302 خلية عصبية فقط من الديدان الخيطية Caenorhabditis elegans لها بنية معيارية. وتتشارك الرؤوس داخل الوحدة النمطية في اتصالات أقوى مع بعضها البعض بخلاف الرؤوس الموجودة في الوحدات النمطية الأخرى.

كيف يخلق الدماغ الفكر : تؤدي كل وحدة من وحدات الدماغ وظيفة معينة

بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي كل وحدة من وحدات الدماغ وظيفة معينة ، تمامًا كما تلعب كل مجموعة من الآلات دورًا في السمفونية. في الواقع ، قمنا مؤخرًا بتقييم عدد كبير من الدراسات العلمية المستقلة – إجراء ما يسمى التحليل التلوي – مما أدى إلى تجميع أكثر من 10000 تجربة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) التي أجريت مع الأشخاص الذين يؤدون 83 مهمة معرفية مميزة ؛ وهكذا اكتشفنا أن كل مهمة ، أو كل عملية معرفية متخصصة ، تتوافق مع وحدة من شبكة الدماغ. على سبيل المثال ، هناك وحدات للانتباه ، وأخرى للذاكرة أو للتأمل ، وأخرى للسمع والحركات والرؤية …

العمليات الإدراكية الحسية والحركية

تتضمن هذه العمليات الإدراكية الحسية والحركية وحدات بسيطة ومتجاورة ، معظمها محصور في فص واحد من الدماغ. لقد وجدنا أيضًا أن العمليات أو التحليلات في وحدة واحدة لا تحفز النشاط في وحدات أخرى – يعتبر هذا الفصل النسبي جانبًا مهمًا من جوانب المعالجة المعيارية. تخيل سيناريو يتعين فيه على كل موسيقي في أوركسترا تغيير النغمات التي يعزفها في كل مرة يغير فيها موسيقي آخر نغماته. ستخرج الأوركسترا عن السيطرة وبالتأكيد لن تنتج أصواتًا جمالية مبهجة. تتشابه علاجات الدماغ: يجب أن تكون كل وحدة قادرة على العمل بشكل مستقل في معظم الوقت. لاحظ الفلاسفة ، في وقت مبكر جدًا مثل أفلاطون ولكن مؤخرًا مثل جيري فودور ، هذه الضرورة ،

يتم تشفير أفكارك ومشاعرك من خلال التنظيم المحدد لعقلك في شبكة موحدة ومتكاملة. والموسيقى التي يعزفها دماغك تجعلك من أنت.

ومع ذلك ، على الرغم من أن وحدات الدماغ مستقلة إلى حد كبير ، إلا أن السمفونية تتطلب مجموعات من الآلات لتلعب في انسجام تام. بحيث يجب في النهاية دمج المعلومات التي تنتجها وحدة واحدة في وحدات أخرى. إذا شاهدت فيلمًا باستخدام وحدة الرؤية الدماغية الخاصة بك فقط ، دون أن تتمكن من الوصول إلى تلك المشاعر ، على سبيل المثال ، فسيكون ذلك ضارًا جدًا بالتجربة والمتعة التي قد تنجم عنها …

السابق
المشاكل التي تتحدى علماء الرياضيات
التالي
فهم الدماغ