إن التكيف التكنولوجي لتسجيل نشاط الدماغ لدى الطيور يسمح لنا، لأول مرة، بالإجابة على السؤال الأبدي: كيف تعرف الطيور إلى أين تطير؟
يقول البروفيسور يوروم جوتفروند من كلية الطب في معهد التخنيون: "هناك 300 مليون سنة تفصلنا نحن الثدييات عن الطيور، وهي فترة طويلة من الناحية التطورية، وبالتالي فإن أدمغتهم تختلف اختلافًا جوهريًا عن أدمغتنا". لدينا ما نحسدهم عليه بالتأكيد. تستطيع الطيور التنقل آلاف الكيلومترات، وتتذكر بالضبط أين خبأوا طعامهم في الربيع الماضي. نبحث عن الأساس العصبي لهذا الحس الداخلي للاتجاهات، لفهم آلية عمل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الإدراكي الرائع لدى الطيور.
وفي دراستهم السابقة، وجد البروفيسور جوتفروند وفريقه أنه عندما ينظر الطائر إلى شجرة، على سبيل المثال، فإنه لا يدرك موقعه في الفضاء بالنسبة للشجرة فحسب، بل يعرف أيضًا ما إذا كان رأسه يواجه الشمال أو الجنوب أو الشرق أو الغرب - بمعنى آخر، فهو يدرك موقعه العالمي. إن الجمع بين معرفة الموقع ومعرفة الاتجاه يسمح له بتوجيه نفسه في الفضاء وتصحيح مساره إذا انحرف عنه. وبما أن الطائر يعرف موقع الهدف وموقعه الخاص، وكذلك الاتجاه المطلق الذي يتحرك فيه، فيمكن القول إنه يمتلك "خريطة معرفية" في ذهنه.
يقول البروفيسور جوتفروند: "لقد وجدنا أن دماغ الطائر يحتوي على تمثيلات واضحة لموقعه المطلق في الفضاء". هذا مثير للاهتمام للغاية، لأن المعلومات المتعلقة بالموقع المطلق في العالم لا يمكن أن تأتي مباشرةً من الأنظمة الحسية كالبصر والسمع. لذلك أردنا البحث عن الخلايا في دماغ الطائر المسؤولة عن هذه القدرة. ويوضح أن التحدي الأكبر هو "تسجيل سلوك الخلايا العصبية الفردية أثناء تحرك الطائر بحرية وعدم إزعاجه من قبل الأجهزة". وبما أن تقنيات تسجيل نشاط الخلايا الدماغية تم تطويرها في المقام الأول لإجراء التجارب على الفئران، فإن تكييفها مع الطيور يمثل تحديًا هندسيًا حقيقيًا. ويضيف البروفيسور غوتفروند: "عليك أن تُخمّن مكان وجود هذه الخلايا، لأن البحث عن خلايا في الدماغ أشبه بالبحث عن إبرة في كومة قش. فالدماغ مساحة شاسعة مليئة بالخلايا، ومن المستحيل الحصول على تسجيل دقيق لنشاطها جميعها".
وفي مختبر البروفيسور جوتفروند، قاموا بتربية السمان، وهو طائر أليف مهاجر، وقاموا بتصويره في حياته اليومية. على سبيل المثال، يتم إدخال الطعام إلى الغرفة - ومن المحتمل أن يلتفت الطائر لينظر إليه. وفي الوقت نفسه، سجل الباحثون نشاط دماغ السمان، فيما يتعلق بالاتجاه المطلق، والاتجاه النسبي، وسرعة تقدم السمان، وغيرها.
"لقد وجدنا خلايا تخبرنا بالاتجاه المطلق الذي ينظر إليه الطائر، والآن أستطيع أن أخبرك دون رؤية الطائر على الإطلاق - دون رؤية لقطات الكاميرا، استنادًا فقط إلى نشاط دماغه - سواء كان ينظر إلى الشمال أو الجنوب أو الشرق أو الغرب.
لديهم تمثيل ذهني للاتجاهات العالمية. تم العثور على خلايا مماثلة في السابق لدى القوارض والذباب، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم العثور عليها في الطيور - وهو الاكتشاف الذي يعزز الفرضية القائلة بأن قدرتها الملاحية الخاصة مرتبطة بهذا الإحساس بالاتجاه. وبعد أن وجدنا هذه الخلايا، نحاول في الدراسة الحالية أن نفهم كيف تتكون وكيف تعمل. ما هي الإشارات الخارجية التي تؤخذ في الاعتبار لحساب هذه الاتجاهات؟ وفي أي مناطق الدماغ تمر هذه الإشارات، المناطق البصرية أم غير البصرية؟ ومن بين أمور أخرى، نعتزم دراسة ما يحدث عندما لا يتحرك الطائر في الفضاء ولكن عندما نقوم بتدوير الغرفة. "نبني غرفة خاصة بأرضية دائرية يمكن تدويرها، ثم نرى ما إذا كان الاتجاه الداخلي يدور مع اتجاه الرأس."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
