الأسماك الكهربائية تحمي نفسها من العمى بفضل هذه الخلايا الدماغية

حررته غابي كلارك، راجعه روبرت إيغان

تمت مراجعة هذا المقال وفقًا لعملية وسياسات التحرير الخاصة بموقع Science X. وقد سلط المحررون الضوء على السمات التالية مع ضمان مصداقية المحتوى:

منشور خاضع لمراجعة الأقران

تساعد خلايا الدماغ التي تراها في الصورة أعلاه سمكة أفريقية على فك تشفير الإشارات الكهربائية لاكتشاف الفريسة، ومسح محيطها العكر، والتواصل مع أقرانها. ومن خلال رسم خرائط دقيقة لكيفية ترابط هذه الخلايا في الفص الكهروحسي، يكشف العلماء في معهد زوكرمان بجامعة كولومبيا وزملاؤهم كيف تتعلم هذه المنطقة الدماغية باستمرار تصفية التداخل الذي قد يعمي الحاسة الكهربائية للسمكة. وقد نشروا نتائجهم في مجلة Nature.

تمتلك سمكة الفيل ذات الشحنة الكهربائية الضعيفة الأفريقية، والمعروفة أيضًا باسم سمكة الفيل، أعضاء متخصصة على جلدها لا تكتشف الحقول الكهربائية فحسب، بل تصدر أيضًا إشارات كهربائية تساعدها على مسح البيئة والتواصل مع أفراد آخرين من نوعها، على غرار ما تفعله الخفافيش والدلافين بالإشارات الصوتية. ومع ذلك، فإن الإشارات الكهربائية التي تشعها هذه السمكة تتداخل مع قدرتها على استشعار الحقول الكهربائية من محيطها، تمامًا كما يجعل الصراخ من الصعب سماع أي شيء آخر.

لعقود من الزمان، كان العلماء مفتونين بدائرة محددة في الفص الكهروحسي لهذه السمكة، والتي تتعلم عمل تنبؤات تمكن السمكة من التعويض عن الإشارات المتداخلة التي تولدها. ويتجلى هذا التعلم في تقوية أو إضعاف الروابط بين مجموعة فرعية من الخلايا في هذه الدائرة، وهي عملية تُعرف باسم اللدونة المشبكية.

ومع ذلك، كانت هناك العديد من الأسئلة حول سبب عرض بعض الخلايا في هذه الدائرة شكلاً بطيئًا من اللدونة بينما أظهرت خلايا أخرى لدونة سريعة. كيف نسقت هذه الأنواع المختلفة من الخلايا للتعويض عن الضوضاء بشكل صحيح؟ لماذا حتى وُجدت أنواع مختلفة من اللدونة في هذه الدائرة؟

شريك مستقر للضوضاء

لاكتشاف كيف تحقق هذه الدائرة الدماغية هدفها، استخدم العلماء المجهر الإلكتروني لإنشاء خريطة عالية الدقة للغاية للشبكة التي تشكلتها الخلايا الدماغية داخل الفص الكهروحسي للسمكة. ووجدوا أن الفص الكهروحسي يقرن دائمًا الخلايا ذات اللدونة السريعة مع الخلايا التي تمتلك لدونة بطيئة.

"قد تتعلم الخلايا الأسرع بسرعة، لكنها أكثر عرضة للضوضاء العشوائية والأقل اتساقًا،" قال المؤلف المشارك الرئيسي للدراسة سالومون مولر، دكتوراه، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبرات أبوت وساوتيل بمعهد زوكرمان بجامعة كولومبيا. "تساعد الخلايا الأبطأ في توفير الاستقرار، وتساعد على إلغاء ما هو في نهاية المطاف الإشارات المتداخلة باستمرار."

بشكل عام، تسمح هذه الدائرة الدماغية للفص الكهروحسي بالتعلم المستمر عن التداخل الذي تولده الأسماك من انبعاثاتها الخاصة وتصفيته بسرعة.

"أي شيء آخر يتم اكتشافه سيبرز ويكون قابلاً للإدراك بسهولة،" قالت المؤلفة المشاركة الرئيسية للدراسة كريستا بيركس، دكتوراه، عالمة أبحاث مشاركة في مختبر ساوتيل.

دروس للتعلم المستمر

هذه النتائج لا تلقي الضوء فقط على كيفية استمرار الأدمغة البيولوجية في التعلم طوال الحياة، بل يمكن أن تقدم أيضًا رؤى حول بناء أدمغة ميكانيكية أفضل. غالبًا ما تواجه الذكاء الاصطناعي صعوبات في التعلم المستمر. فعندما تتعلم نماذج الذكاء الاصطناعي معلومات جديدة، فإنها تنسى أحيانًا بشكل كارثي الكثير مما تعلمته من قبل.

"الأنظمة البيولوجية لديها الكثير لتعلمه للأنظمة الاصطناعية،" قال ناثانييل ساويل، دكتوراه، المؤلف المشارك البارز للدراسة، باحث رئيسي في معهد زوكرمان بجامعة كولومبيا وأستاذ علم الأعصاب في كلية فاغيلوس للأطباء والجراحين بجامعة كولومبيا.

ناثانييل ساويل، تحليل الاتصالية لدائرة تشبه المخيخ للتنبؤ الحسي، Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10690-6 . www.nature.com/articles/s41586-026-10690-6

معلومات المجلة: Nature

مقدمة من جامعة كولومبيا

ماجستير في اللغة الإنجليزية، محررة نصوص منذ عام 2021 بخبرة في التعليم العالي والمحتوى الصحي. متخصصة في أخبار العلوم الموثوقة. الملف الكامل →

بكالوريوس في البيولوجيا الرياضية، ماجستير في الكتابة الإبداعية. كثيرة السفر مع وجهات نظر فريدة حول العلوم واللغة. الملف الكامل →

منشورات PhysicsForums ذات الصلة

المزيد من البيولوجيا والطب

في سمكة الفيل، تقرن دوائر الفص الكهروحسي الخلايا العصبية ذات اللدونة المشبكية السريعة والبطيئة. تتكيف الخلايا سريعة التعلم بسرعة ولكنها حساسة للضوضاء، بينما تعمل الخلايا بطيئة التعلم على استقرار التنبؤات المستمرة، مما يتيح الإلغاء المستمر للتداخل الكهربائي الناتج عن الذات ويعزز اكتشاف الإشارات الخارجية.

تم إنشاء هذا الملخص تلقائيًا باستخدام LLM. إخلاء المسؤولية بالكامل

نحافظ على إتاحة المحتوى الخاص بنا للجميع. فكر في دعم مهمة Science X بالحصول على حساب مميز.