علماء يكتشفون الخلايا العصبية التي تتجاوب مع الأغاني داخل المخ

عازف في فرقة Psysalia للموسيقى الهيفي ميتال في طوكيو (أ.ف.ب)
عازف في فرقة Psysalia للموسيقى الهيفي ميتال في طوكيو (أ.ف.ب)
TT

علماء يكتشفون الخلايا العصبية التي تتجاوب مع الأغاني داخل المخ

عازف في فرقة Psysalia للموسيقى الهيفي ميتال في طوكيو (أ.ف.ب)
عازف في فرقة Psysalia للموسيقى الهيفي ميتال في طوكيو (أ.ف.ب)

للمرة الأولى على الإطلاق، نجح فريق من الباحثين في معهد ماساشوسيتس للتكنولوجيا بالولايات المتحدة في التعرف على مجموعة من الخلايا العصبية داخل مخ الإنسان تتجاوب مع الغناء فقط، وليس مع باقي ألوان الموسيقى.
وتبين لفريق الدراسة أن تلك الخلايا العصبية التي توجد في القشرة السمعية داخل المخ تستجيب عندما يستمع الإنسان لمزيج من الألحان والأصوات، ولكنها لا تتجاوب عند الاستماع إلى الأصوات أو الموسيقى بشكل منفرد. ويؤكد الباحثون أن هذه الخلايا تضيء عندما تستمع إلى الأغاني، ولكن تحديد الأشياء التي تفعلها هذه الخلايا على وجه الدقة ما زال يتطلب مزيداً من الدراسة والبحث.
ويقول سام نورمان هايجنير، أستاذ العلوم العصبية بالمركز الطبي التابع لجامعة روشستر بولاية نيويورك الأميركية وطالب الدراسات العليا السابق في معهد ماساشوسيتس إن هذه الدراسة تثبت وجود اختلاف دقيق بين وظائف الخلايا داخل القشرة السمعية لمخ الإنسان.
واعتمد الباحثون على دراسة سابقة أجريت عام 2015 للتعرف على وظائف الخلايا العصبية داخل القشرة السمعية للمخ باستخدام التصوير عن طريق تقنيات الرنين المغناطيسي الوظيفي، وتبين للفريق البحثي آنذاك أن هناك خلايا عصبية معينة تستجيب لأصوات الموسيقى، وأجرى الباحثون أيضاً قياسات للإشارات الكهربائية على سطح المخ للتوصل إلى معلومات أكثر دقة في هذا الصدد.
ويوضح نورمان هايجنير أن «هناك مجموعة من الخلايا العصبية تستجيب لأصوات الغناء، وهي تقع بجوار مجموعات عصبية أخرى تتجاوب مع الموسيقى بشكل عام.
وعند التصوير بواسطة الرنين المغناطيسي الوظيفي، فإنك تجد هذه المجموعات متداخلة بشكل كبير، بحيث لا يمكن الفصل بينها، ولكن عن طريق إجراء تسجيلات داخل الجمجمة، استطعنا إمعان النظر بدقة أعلى، وأعتقد أن هذا ما أتاح لنا الفصل بين الفئات المختلفة من الخلايا العصبية داخل المخ.
وفي إطار الدراسة الجديدة التي نشرتها الدورية العلمية «كارانت بيولوجي» المتخصصة في مجال الأحياء، اعتمد الباحثون على تقنية جديدة يطلق عليها اسم «التخطيط الكهربائي لقشرة المخ» حيث تتيح هذه التقنية تسجيل الأنشطة الكهربائية لخلايا المخ، عن طريق تثبيت أقطاب كهربائية داخل الرأس. وتستطيع هذه التقنية قياس النشاط الكهربائي للمخ بدقة أعلى مقارنة بالرنين المغناطيسي الوظيفي الذي يقيس تدفق الدم داخل المخ كوسيلة لتحديد نشاط الخلايا العصبية.
ومن المعروف أن التخطيط الكهربائي لقشرة المخ لا يعتبر من وسائل التصوير التقليدية لمخ الإنسان، نظراً لأنه يندرج في إطار الجراحات، وكثيراً ما يتم استخدامه لمراقبة حالات مرضى الصرع المقبلين على إجراء جراحة من أجل معالجة نوبات الصرع التي يتعرضون لها. وتتم مراقبة المرضى على مدار عدة أيام، بحيث يستطيع الأطباء تحديد مصدر نوبات الصرع داخل المخ. وخلال هذه المرحلة، كان المرضى، بناء على موافقتهم، يشاركون في اختبارات معينة تتضمن قياس إشارات المخ أثناء أداء مهام أو وظائف معينة. وقد جمع الفريق البحثي من معهد ماساشوسيتس للتكنولوجيا بيانات من 15 مريضا على مدار عدة سنوات للاستفادة من هذه المعلومات لتحديد الخلايا التي تتجاوب مع الأغاني داخل المخ.
وفي إطار الدراسة، كان الباحثون يعرضون المرضى لـ165 صوتاً، وهي الأصوات التي سبق استخدامها في التجربة السابقة باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي. وتبين خلال هذه التجارب أن بعض الأقطاب المثبتة داخل القشرة السمعية للمرضى تلتقط إشارات كهربائية بعكس أقطاب أخرى كانت لا تسجل أي استجابات عند الاستماع للأصوات. واستطاع الباحثون عن طريق منظومة للتحليل الإحصائي تحديد أماكن الخلايا العصبية التي تنبعث منها هذه الاستجابات وأماكنها من واقع أماكن الأقطاب الكهربائية المثبتة داخل المخ.
وذكر نورمان هايجنير، في تصريحاته التي أوردها الموقع الإلكتروني «سايتيك ديلي» المتخصص في الأبحاث العلمية أنه «عندما قمنا بتطبيق هذه الوسيلة على البيانات المتاحة لدينا، تبين لنا أماكن الخلايا العصبية التي تتجاوب مع الأغاني»، مؤكداً: «نحن لم نكن نتوقع أن نصل إلى هذه النتائج، ولكن هذا هو ما يبرر التجارب العلمية وهو اكتشاف أشياء جديدة لم تكن تفكر فيها في المقام الأول».
ويقول الباحثون إن الجزء الذي يستجيب لأصوات الأغاني داخل المخ يقع أعلى الفص الصدغي، بالقرب من الأجزاء الخاصة باللغة والموسيقى. ويشير هذا الموقع إلى أن هذه الخلايا ربما تتفاعل مع عناصر معينة مثل أصوات الألحان، أو التمازج بين الكلمات والنغمات، قبل أن ترسل هذه البيانات إلى أجزاء أخرى من المخ لمعالجتها على نطاق أوسع.
ويأمل الباحثون أن يتعرفوا على ألوان الأغاني التي تستثير هذه الخلايا العصبية، كما يسعى فريق الدراسة إلى تحديد ما إذا كان الأطفال لديهم مناطق معينة داخل المخ للتعرف على أنواع الموسيقى والغناء، في محاولة لتحديد الفترة التي تتطور فيها هذه الخلايا خلال مراحل النمو المختلفة للإنسان.



التلسكوب «جيمس ويب» يلتقط «زِينة شجرة ميلاد مُعلَّقة في الكون»

ألوانُها كأنه العيد في الفضاء (ناسا)
ألوانُها كأنه العيد في الفضاء (ناسا)
TT

التلسكوب «جيمس ويب» يلتقط «زِينة شجرة ميلاد مُعلَّقة في الكون»

ألوانُها كأنه العيد في الفضاء (ناسا)
ألوانُها كأنه العيد في الفضاء (ناسا)

التقط التلسكوب الفضائي «جيمس ويب» التابع لوكالة «ناسا»، للمرّة الأولى، صورة لِما بدت عليه مجرّتنا في الوقت الذي كانت تتشكَّل فيه؛ جعلت علماء الفضاء يشعرون بسعادة غامرة. وقالت عالِمة الفلك الملكية في اسكوتلندا، البروفيسورة كاثرين هيمانز، لـ«بي بي سي»: «أحبُّ المجرّة البراقة والمتألِّقة بأضواء عيد الميلاد، كأنّ هذه ما كان عليه الكون وهو يبلغ من العمر 600 مليون عام فقط». تُظهر الصورة 10 كرات من النجوم بألوان مختلفة، تبدو مثل زِينة شجرة ميلاد مُعلَّقة في الكون. وهذه المرّة الأولى التي شاهد فيها العلماء كتلاً من النجوم تتجمَّع لتُشكل مجرّة مثل «درب التبانة»، فأطلقوا على المجرّة البعيدة اسم «اليراعة المتألّقة»، لتشابُهها أيضاً مع سرب من اليراعات متعدِّد اللون.

من مداره في الفضاء، من دون عوائق من الغلاف الجوّي للأرض، أظهر لنا أقوى تلسكوب على الإطلاق، مزيداً من المجرّات الأبعد، وبالتالي الأقدم؛ لكنها ليست مثل مجرّتنا في المراحل المُبكرة من التشكيل. ووفق الدكتورة لاميا ماولا، من كلية «ويليسلي» في ماساتشوستس، المُشاركة في قيادة البحث، فإنّ «البيانات الخاصة بما حدث في هذه المرحلة من الكون ضئيلة جداً». وأضافت: «هنا نُشاهد مجرّة وهي تتشكَّل حجراً بحجر. فالمجرّات التي نراها عادة حولنا تشكَّلت بالفعل، لذا فإنها المرّة الأولى التي نشهد فيها هذه العملية».

ووصفت البروفيسورة هيمانز، عالِمة الفلك الملكية في اسكوتلندا، والمستقلّة عن فريق البحث، الاكتشاف بأنه «رائع، ومهمّ علمياً وبالغ الاحتفاء»؛ وقالت: «مدهش أن يبني البشر منظاراً يتيح التطلُّع إلى الماضي البعيد جداً، فنرى هذه المراحل الوليدة جداً من المجرّة بطريقة احتفالية جميلة كهذه».

لغز الكون وعجائبه (ناسا)

وتختلف ألوان العناقيد النجمية باختلاف مراحل تكوينها، وفقاً للدكتورة ماولا: «إنها جميلة لأنّ الحياة الباكرة للمجرّة نشطة جداً. نجوم جديدة تولد، ونجوم ضخمة تموت، وكثير من الغاز والغبار حولها، وكثير من النيتروجين والأكسجين... بسبب الحالة التي هي فيها، تتراءى هذه الألوان الجميلة». عندما صادفت ماولا المجرّة، لم ترَ قط كتلاً من النجوم بمثل هذه الألوان الزاهية والمتنوّعة. قادها ذلك للاعتقاد بأنّ ثمة شيئاً مختلفاً حول هذا النظام، لذا تحقّقت من مدى بُعد ذلك. لدهشتها تبيَّن أنه يبعد أكثر من 13 مليار سنة ضوئية.

النور الآتي من «اليراعة المتألّقة» استغرق أكثر من 13 مليار سنة ليصل إلينا. صغير جداً وبعيد جداً، حدَّ أنه لم يكن بإمكان تلسكوب «جيمس ويب» رؤيته، لولا حظوظ المصادفة الكونية. وكان هناك تجمّع من المجرّات بين «اليراعة المتألّقة» وتلسكوب «جيمس ويب»، شوَّهت الزمكان لتمدُّد الضوء من المجرّة البعيدة، وتعمل بفعالية مثل عدسة مكبرة عملاقة.

يٌسمّي علماء الفلك هذه العملية «عدسة الجاذبية»، التي، في هذه الحالة، مكَّنت الباحث المُشارك الدكتور كارثيك أيير من جامعة «كولومبيا» في نيويورك، وأعضاء آخرين من الفريق، من أن يروا للمرّة الأولى، تفاصيل مذهلة لكيفية تكوُّن المجرّات الأولى مثل مجرتنا «درب التبانة». وقال: «إنها تأخذ الضوء الآتي من اليراعة وتثنيه وتضخّمه حتى نتمكن من رؤيته بتفاصيل رائعة».