Sci - nature wiki

تقدم تجارب بافلوفيان على الجراد أدلة جديدة حول كيفية عمل الرائحة في الدماغ

0

من رائحة تخمير القهوة إلى رائحة نقع التربة بالمطر ، فإن الروائح المميزة هي أحد الأسباب التي تجعل الشعور بالرائحة أمرًا رائعًا.

لكن كيف يمكن لأدمغتنا فهم روائح مثل القهوة ، بغض النظر عن الموسم أو الموقع أو الوقت ، هو سؤال معقد يجب الإجابة عليه. هناك عدد هائل من الخلايا العصبية التي تتكون منها البصلة الشمية لمساعدتنا على فهم الروائح من حولنا.

لذلك ، لجأ الباحثون إلى حليف غير متوقع – الجراد – لشرح كيف أن روائح مثل القهوة دائمًا ما تشبه رائحة القهوة ، على الرغم من وجود عدد لا يحصى من الروائح الأخرى أو العوامل البيئية الأخرى التي يحتمل أن تعرقل الطريق.

كتب فريق من جامعة واشنطن في سانت لويس في ورقتهم البحثية الجديدة: “هذا الإنجاز المتمثل في التعرف على الأنماط الذي لا يزال من الصعب تحقيقه في أنظمة الاستشعار الكيميائي الاصطناعي يتم تنفيذه بواسطة معظم الأنظمة الحسية من أجل بقائها على قيد الحياة”.

“كيف يتم تحقيق هذه القدرة؟”

قام الفريق أولاً بعمل نسخة من تكييف مستجيب بافلوف على الحشرات ، وتحديداً الجندب الأمريكي (Schistocerca americana). وضعوا “رائحة” بجوار هوائيات الجراد الجائع (وهي كيف يشم الجراد) ثم أطعموهم مكافأة غذائية. تسبب هذا في فتح أجزاء الفم الخارجية للجراد – والتي تسمى ملامس الفك العلوي – والتي رسمها الباحثون باللون الأخضر لتسهيل رؤيتها.

بعد بضع جولات من هذا التكييف ، يفتح الجراد ملامسه الفكية بعد شم الرائحة فقط ، دون الحاجة إلى طعام. تعني هذه الاستجابة أن الجراد تعرّف على الرائحة ، ومن الواضح أنها خطوة أولى مهمة.

بينما كان الجراد يرتدي أجهزة استشعار صغيرة تراقب النشاط العصبي ، قام الفريق بعد ذلك بفحص ما إذا كان الجراد يمكنه التقاط نفس الرائحة في ظروف مختلفة ، مثل الجفاف أو الرطوبة أو فترات متغيرة. أثناء فتح ملامس الجراد في كل مرة ، كانت الخلايا العصبية تنشط في أنماط غير متسقة حسب الظروف.

قال أحد أعضاء الفريق ، مهندس الطب الحيوي باراني رامان: “كانت الاستجابات العصبية شديدة التباين”.

“يبدو أن هذا يتعارض مع ما كان يفعله الجراد ، من الناحية السلوكية”.

ثم أدخل الباحثون التعلم الآلي لتحديد ما يحدث. سرعان ما أصبح واضحًا أن هناك عددًا من الخلايا العصبية “ON” التي تعمل عند وجود الرائحة والخلايا العصبية “OFF” التي تعمل عندما تختفي الرائحة. لكنهم لا يحتاجون إلى أن يكونوا مثاليين في العمل.

احتاج دماغ الجراد فقط إلى المقدار التقريبي من الخلايا العصبية ON التي تعمل والخلايا العصبية المتوقفة عن العمل لإخبار أن الرائحة موجودة ، مع مساحة للمناورة لمكافحة أي تغييرات للظروف المختلفة التي من شأنها أن تغير الروائح.

بينما لا يمكننا ربط هذه النتائج مباشرة بالبشر ، فإن دراسة مثل هذه الاستجابات ضمن نموذج حيواني أبسط مثل هذه الحشرات يمكن أن تساعدنا في فهم أفضل لبعض أساسيات كيفية عمل أنظمة الشم بشكل عام.

في هذه الحالة ، لدينا الآن نموذج لكيفية اكتشاف النظام العصبي لرائحة معينة بين نشاز الآخرين وإخفاء العوامل البيئية.

يمكنك رؤية المزيد حول هذا في الفيديو أدناه.

https://www.youtube.com/watch؟v=snJnO6OpjCs

بالطبع ، لا يمكننا أخذ الكثير من هذه الدراسة لربطها بالمصابيح الشمية الأكبر حجمًا عند البشر ، لكنها قطعة بحث رائعة. نأمل ، مع مزيد من الدراسة ، أن نصل إلى الجزء السفلي من كيفية فهم أدمغتنا للعدد الكبير من الروائح التي نحيط بها في حياتنا اليومية أيضًا.

تم نشر البحث في PNAS.

Leave A Reply

Your email address will not be published.