درک بینایی از کجا نشات می‌گیرد؟

درک هر چیزی در محیط اطراف به این معنی است که از آنچه حواس ما تشخیص می‌دهند آگاه شویم. اینکه بپرسیم جهان را چگونه درک می‌کنیم، یک سؤال ساده به‌نظر می‌رسد، اما پاسخ به آن یک چالش است.

برای شناخت بهتر این موضوع محققان مدام در حال آزمایش و مطالعه هستند. دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه کلمبیا، برای نخستین‌بار، مدار سلول مغز را در مگس‌های میوه شناسایی کردند که سیگنال‌های حسی خام را به ادراک رنگی تبدیل می‌کند که می‌تواند رفتار را هدایت کند.

رنگ وجود ندارد

محققان معتقدند که بسیاری از ما وجود رنگ‌های غنی که هر روز می‌بینیم را بدیهی می‌دانیم، به طور مثل رنگ قرمز توت‌فرنگی رسیده یا رنگ قهوه‌ای تیره چشم. اما جالب است بدانید که این رنگ‌ها خارج از مغز ما وجود ندارند. در عوض، رنگ‌ها ادراکی هستند که مغز می‌سازد، زیرا طول موج‌های طولانی‌تر و کوتاه‌تر نور توسط چشم‌ها تشخیص داده می‌شوند را درک می‌کند.

تیم تحقیقاتی از کشف شبکه‌های خاصی از نورون‌ها به‌عنوان نوعی سلول مغزی در مگس‌های میوه خبر می‌دهند که به‌طور انتخابی به رنگ‌های مختلف پاسخ می‌دهند. رنگ در واقع به رنگ‌های درک‌شده مرتبط با طول موج‌های خاص یا ترکیبی از طول موج‌های نور اشاره می‌کند که خود ذاتا رنگارنگ نیستند. این نورون‌های انتخابی رنگ در لوب بینایی، ناحیه مغز مسئول بینایی قرار دارند.

این بنفش نیست، تو بنفش می‌بینی!

در میان رنگ‌هایی که این نورون‌ها به آنها پاسخ می‌دهند، رنگ‌هایی هستند که مردم آن را بنفش می‌دانند و سایر رنگ‌هایی که با طول موج‌های فرابنفش (که توسط انسان قابل تشخیص نیستند) مطابقت دارند.

تشخیص رنگ‌های فرابنفش برای بقای برخی از موجودات مانند زنبورها و شاید مگس‌های میوه مهم است. به‌عنوان مثال، بسیاری از گیاهان دارای الگوهای فرابنفش هستند که می‌تواند به هدایت حشرات به‌سمت گرده گل‌ها کمک کند.

۱۳۰ هزار نورون در دانه خشخاش

طبق تحقیقات قبلی دانشمندان، نورون‌هایی در مغز حیوانات وجود دارند که به‌طور انتخابی به رنگ‌ها یا رنگ‌های مختلف، مثلا قرمز یا سبز پاسخ می‌دهند. اما هیچ‌کس قادر به ردیابی مکانیسم‌های عصبی که این انتخاب رنگ را ممکن می‌کند، نبود. اینجاست که مطالعات جدید خودنمایی می‌کنند. این نقشه پیچیده متشکل از ارتباط ۱۳۰ هزار نورون و ۵۰ میلیون سیناپس در مغز یک مگس میوه با یک دانه کوچک خشخاش هم اندازه است.

مثل یک پازل هزارتکه

با توجه به اینکه کانکتوم به‌عنوان یک مرجع عمل می‌کند و شبیه به تصویری روی جعبه پازل که به‌عنوان راهنمای نحوه قرار گرفتن هزار قطعه است، محققان از مشاهدات خود از سلول‌های مغزی برای ایجاد نموداری استفاده کردند که گمان می‌بردند مدار عصبی پشت انتخاب رنگ را نشان می‌دهد. سپس دانشمندان این مدارها را به‌عنوان مدل‌های ریاضی برای شبیه‌سازی‌ و بررسی فعالیت‌ها و قابلیت‌های مدارها به تصویر کشیدند.

شناخت درک رنگ با مدل ریاضی

مدل‌های ریاضی ابزارهایی هستند که دانشمندان را قادر می‌سازند از چیزی به‌هم ریخته و پیچیده مانند همه این سلول‌های مغزی و ارتباطات آنها درک بهتری کسب کنند. این مدل‌سازی نه‌تنها نشان داد که این مدارها می‌توانند میزبان فعالیت مورد نیاز برای انتخاب رنگ باشند، بلکه به نوعی از اتصال سلول به سلول، معروف به بازگشت، اشاره کرد، که بدون آن انتخاب رنگ نمی‌تواند اتفاق بیفتد. در یک مدار عصبی، خروجی‌های مدار دوباره به داخل حلقه می‌شوند تا به ورودی تبدیل شوند.

زمانی که محققان از یک تکنیک ژنتیک برای برهم‌زدن بخشی از این اتصال مکرر در مغز مگس‌های میوه استفاده کردند، نورون‌هایی که قبلا فعالیت انتخابی رنگ را نشان می‌دادند این خاصیت را از دست دادند. بنابراین آنها مطمئن شدند که واقعا مدارهای مغزی مرتبط با درک رنگ را کشف کرده‌اند.

بنابراین دانشمندان عصب شناسی حالا کمی بیشتر می‌دانند که چگونه سیم‌کشی مغز امکان ساختن نمایش ادراکی رنگ را فراهم می‌کند. امید این است که یافته‌های جدید بتواند به توضیح چگونگی تولید انواع ادراک ازجمله رنگ، صدا و طعم توسط مغز کمک کند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Natural Neuroscience قابل دیدن است.

منبع: سایت علمی بیگ بنگ