آلية لقدرة الدماغ على تعلم المهارات الحركية الدقيقة – ScienceDaily

يكشف بحث جديد أن الخلايا المتخصصة داخل الدوائر العصبية التي تؤدي إلى التعلم المعقد في الطيور المغردة تشبه بشكل مذهل نوعًا من الخلايا العصبية المرتبطة بتنمية المهارات الحركية الدقيقة في قشرة الدماغ البشري.

الدراسة التي أجراها علماء في جامعة أوريغون للصحة والعلوم نشرت اليوم في المجلة اتصالات الطبيعة.

قال المؤلف المشارك الكبير Henrique von Gersdorff ، الحاصل على درجة الدكتوراه ، وكبير العلماء معهد فولوم OHSU. “أنت بحاجة إلى عقل متخصص للغاية لإنتاج هذا.”

بنجامين زيميل ، دكتوراه ، زميل ما بعد الدكتوراه في OHSU ، هو المؤلف الرئيسي وأجرى معظم أعمال الفيزيولوجيا الكهربية الصعبة التي ينطوي عليها استخدام شرائح الدماغ الرقيقة وتسجيل خلية واحدة.

كشفت الدراسة أن مجموعة معينة من الخلايا العصبية تعبر عن مجموعة من الجينات التي تعدل بروتينات قناة أيون الصوديوم. تولد هذه القنوات الأيونية إشارات كهربائية تستخدم للتواصل بين الخلايا في الجهاز العصبي. في هذه الحالة ، يُمكِّن التجمع الخلايا العصبية من إطلاق موجات متكررة – تُعرف باسم إمكانات الفعل – بسرعات وترددات عالية للغاية عندما يغني الطائر.

تصف الدراسة “ارتفاعات فائقة السرعة” لا تدوم سوى 0.2 مللي ثانية – مقارنةً بمعظم ارتفاعات جهد الفعل التي تدوم مللي ثانية أو أكثر. جزء من الألف من الثانية هو نفسه سريع الانحناء للعقل ، جزء من الألف من الثانية.

علاوة على ذلك ، تشير النتائج إلى طرق جديدة لفهم الآلية في مختلف جوانب السلوك البشري والتنمية التي تنطوي على التحكم الحركي الدقيق.

يقول الباحثون إن تجميع الخلايا العصبية والقنوات الأيونية المشاركة في غناء ذكور الحمار الوحشي يشبه إلى حد كبير تجميعًا مشابهًا للخلايا العصبية المعروفة باسم خلايا بيتز في القشرة الحركية الأولية للدماغ البشري.

من بين أكبر خلايا الدماغ المعروفة لدى البشر ، تمتلك خلايا بيتز محاورًا طويلة وسميكة يمكنها نشر المسامير بسرعات وترددات عالية جدًا. على هذا النحو ، يُعتقد أنها مهمة للمهارات الحركية الدقيقة التي تشمل اليدين والقدمين والأصابع والمعصمين.

قال المؤلف الكبير المشارك كلاوديو ميلو ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، أستاذ علم الأعصاب السلوكي في كلية طب OHSU: “فكر في عازف بيانو”. “إنهم يفكرون بسرعة كبيرة ، وعليهم الاعتماد على الذكريات والأفعال التي يتم تعلمها وتخزينها. العزف على الجيتار هو الشيء نفسه.”

الدراسة المنشورة اليوم هي نتيجة لمحادثة غير رسمية حدثت في البداية على الغداء في مقهى Mackenzie Hall في حرم جامعة OHSU في Marquam Hill.

ميلو ، عالم الأعصاب السلوكي الذي اعتمد على عصفور الحمار الوحشي كنموذج حيواني ، عرف فون غيرسدورف اجتماعيًا لمدة 20 عامًا. خلال وجبة غداء في أحد الأيام في الكافتيريا ، فتح ميلو جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص به وأظهر صورة دماغية لذكر شاب من زيبرا فينش في سن قبل أن يتمكن من الغناء ، تليها صورة ثانية تكشف عن وحدة فرعية من البروتينات التي تحققت بعد الطائر كان كبيرًا بما يكفي لبدء الغناء.

قال فون غيرسدورف ، الخبير في الفيزيولوجيا الكهربية والفيزياء الحيوية للخلايا العصبية: “حدث شيء رائع في غضون أيام قليلة فقط”. “قلت ، هذا هو بالضبط البروتين الذي كنا ندرسه في نظام سمع القوارض. إنه يشجع على ارتفاع ترددات عالية.”

قال ميلو إن الدراسة الجديدة تعمق الفهم العلمي للآلية التي ينطوي عليها تعلم المهارات الحركية الدقيقة.

وقال “هذا نموذج مهم للغاية ، ونعتقد أن هذه الدراسة الجديدة لها إمكانات واسعة”.

قال فون غيرسدورف وميلو إن حقيقة أن نفس خصائص الدائرة الحركية تشترك فيها الأنواع التي تباعدت قبل أكثر من 300 مليون سنة تشير إلى قوة الاكتشاف. يقول الباحثون إن الخصائص العصبية التي اكتشفوها في ذكور عصفور الحمار الوحشي قد تصبح أمثل للسرعة والدقة من خلال التطور المتقارب.

كما يقترح أيضًا الآليات التي قد تكون متورطة عندما ينحرف الاتصال. قال Von Gersdorff إنه من الممكن أن تسبب بعض الطفرات الجينية التي تؤثر على خلايا Betz هذه تأثيرات خفيفة نسبيًا مثل التلعثم ، والذي يمكن التغلب عليه بالتعلم ، في حين أن الطفرات الأخرى يمكن أن يكون لها تأثيرات أكثر وضوحًا ، مثل تلك المتورطة في الاضطرابات التقدمية مثل التصلب الجانبي الضموري أو ALS.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *