فهم جديد لكيفية تحكم الدماغ البشري في أيدينا – بحث جديد

Shutterstock/PopTika

ستيفاني روسيت، جامعة إيست أنجليا

فهم كيفية تحكم الدماغ في بعض الإجراءات – مثل حمل السكين بالطريقة الصحيحة – أمر مهم لأسباب عديدة. أحدها هو العمل على تطوير واجهات بين الدماغ والحاسوب التي قد تساعد الأشخاص ذوي الأطراف الاصطناعية على التحكم بها، باستخدام عقولهم.

ومع ذلك، فإن الطريقة التي يتحكم بها الدماغ البشري في أيدينا لفهم الأشياء ثلاثية الأبعاد بشكل صحيح، مثل الأدوات، ليست مفهومة جيداً. ففي دراسة حديثة، أردت أنا وزملائي معرفة ما إذا كان بإمكاننا استخدام إشارات من أجزاء معينة من الدماغ لتمييز ما إذا كان الأشخاص يتعاملون مع الأدوات بشكل صحيح – على سبيل المثال، إمساك السكين بالمقبض بدلاً من الشفرة.

والآن، نشرنا البحث الأول حول ما إذا كان الدماغ البشري يعالج تلقائيًا الكائنات ثلاثية الأبعاد من حيث كيفية استيعابنا لها للاستخدام. وكما رأينا، يمكن أن يكون لاكتشافنا الجديد آثار مهمة على الصحة والمجتمع أيضاً.

حيث يعتبر استخدام الأدوات – مثل استخدام السكين – سمة مميزة لجنسنا البشري. ويُعتقد أن ظهوره كان خطوة حاسمة في تطور الجيوانات الثديية الأولى التي ينتمي اليها البشر، بل حتى يعتقد أنه يحدد مظهر الانسان العاقل (Homo sapiens). إن القدرة الفريدة للبشر على تصميم وتصنيع واستخدام الأدوات لا مثيل لها في جميع أنحاء المملكة الحيوانية.

و معظم الدراسات التي تبحث في آليات الدماغ وراء استخدام الأداة تسجل نشاط الدماغ بينما يشاهد الأشخاص صوراً للأدوات أو الأيدي، وليس عندما يقوم الأشخاص بحركات يدوية فعلية باستخدام الأدوات. ويعد تسجيل نشاط الدماغ أثناء استخدام الأدوات أمراً صعباً حقاً، لأن المساحة داخل ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) صغيرة ويحتاج المشاركون إلى البقاء ساكنين حقاً.

لكن إدراك الصورة يختلف تماماً عن العمل على شيء ثلاثي الأبعاد. وعلى الرغم من أنه يمكنك التعرف على الأدوات في الصور، فلن تحاول أبداً مسك صورة الأداة أو استخدامها.

وتؤدي رؤية صور الأدوات إلى تنشيط مناطق مختلفة من الدماغ عندما نرى أنواعاً أخرى من الأشياء مثل الكراسي. وحتى الآن كان يُفترض أن هذه كانت سمة تطورية تم تطويرها لتحسين معالجة حركات اليد المرتبطة بالأدوات.

لقد استخدمنا ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي لجمع بيانات تصوير الدماغ أثناء تفاعل المشاركين مع الاشياء ثلاثية الأبعاد. وباستخدام تقنية تصوير خاصة تسمى التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، قمنا بقياس نشاط الدماغ عن طريق استخراج نمط تغيرات تدفق الدم في مناطق معينة من الدماغ.

وللسماح بدراسة أداء اليد الحقيقية في الحيز المحدود لماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، استخدمنا إعداداً حقيقياً فريداً من نوعه لتقديم أدوات ثلاثية الأبعاد 3D وأشياء أخرى. كان المشاركون يرقدون في الظلام، على سرير مصمم خصيصاً مع طاولة دوارة مثبتة فوق الخصر، حتى نتمكن من إظهار أشياء ثلاثية الأبعاد لهم ويمكنهم الإمساك بها.

صورة يدين تمسكان بسكين وشوكة فوق طبق فارغ.
أدوات المائدة هي نوع من الأدوات.
Shutterstock/OlegRi

أدوات بلاستيكية

لقد قمنا بتصميم أدوات المطبخ اليومية وطباعتها ثلاثية الأبعاد مثل السكين البلاستيكي وقطاعة البيتزا والملعقة بالإضافة إلى مجموعة أخرى من القضبان المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتمثيل العناصر التي ليست بأدوات، والتي استخدمناها كأشياء تحكم.

وقمنا بفحص أدمغة 20 متطوعاً في مستشفى نورفولك الجامعي ونورويتش في جلستين منفصلتين. في الجلسة الأولى، طُلب من المشاركين مسك الأدوات ثلاثية الأبعاد والأشياء ثلاثية الأبعاد الأخرى بشكل صحيح أو غير صحيح. وعاد نفس المشاركين إلى الماسح لجلسة ثانية حيث نظروا ببساطة إلى صور الأدوات والأيدي والأشياء الأخرى (لم يتم إجراء حركات يد).

وقد درسنا نشاط الدماغ عندما شاهد المشاركون صوراً للأدوات واليدين لتحديد أجزاء الدماغ التي هي المناطق التي تستجيب لصور الأيدي.




Leer más:
ما الذي يجعل الحيوان ذكياً؟ تظهر الأبحاث أن الذكاء لا يتعلق فقط باستخدام الأدوات


ثم استخدمنا التعلم الآلي لفك شفرة النشاط في الدماغ لاختبار ما إذا كان بإمكاننا التنبؤ بما إذا كان الناس قد مسكوا الأداة من مقبضها أم لا. إن هذا مهم لأن معرفة عدم الإمساك بأشياء – مثل السكين، من نصلها – أمر بالغ الأهمية للاستخدام الناجح للأداة.

وعلى عكس ما كان يتوقعه معظم العلماء، تمكنا من التنبؤ بما إذا كان قد تم الامساك بالأداة بشكل صحيح من إشارات مناطق الدماغ التي تستجيب لرؤية صور الأيدي وليس من المناطق البصرية التي تستجيب لرؤية صور الأدوات .

والأهم من ذلك، أن الإشارات الواردة من مناطق الدماغ التي تعالج صور الأيدي لا يمكن استخدامها إلا للتنبؤ بحركات اليد باستخدام الأدوات ولكن لا يمكن توقع التصرفات المتطابقة مع قضبان التحكم ثلاثية الأبعاد. ويشير هذا إلى أن مناطق اليد البصرية مصممة خصيصاً للعمل باستخدام الأدوات.

التحكم باليد

إن هذا الاكتشاف يغيرفهمنا الأساسي لكيفية تحكم الدماغ في أيدينا.

شكّل ظهور الأدوات اليدوية بداية فصل كبير بين البشر وأقرب أقربائهم من فصيلتهم الحيوانية. ويمكن أن تساعدنا النتائج التي توصلنا إليها في فهم مناطق الدماغ التي تطورت على وجه التحديد في الدماغ البشري.

وفي المستقبل، يمكننا استخدام نشاط مناطق اليد البصرية لتحسين الواجهات التي يحركها الدماغ والأطراف الصناعية أو توقع تعافي الأشخاص المصابين بإصابات في الدماغ. كما يمكن استخدام بحثنا للسماح للأشخاص الذين ليس لديهم أطراف بالتحكم في الأطراف الاصطناعية بأذهانهم.

أنا مفتونة بكيفية سيطرة الدماغ على الجسم وتفاعله مع العالم. في المستقبل، آمل في توسيع نطاق هذه النتائج من خلال دراسة آليات الدماغ المرتبطة باستخدام الكائنات ثلاثية الأبعاد – في كل من الأفراد الأصحاء والأشخاص الذين يعانون من حالات عصبية.المحادثة

ستيفاني روسيت،محاضرة في علم النفس، جامعة إيست أنجليا

تم نشر هذه المقالة في الأصل على The Conversation. اقرأ النصالأصلي.

%d مدونون معجبون بهذه: