علماء يكتشفون إشعاعًا ضوئيًا يصدر من الدماغ البشري أثناء التفكير

الضوء سر من أسرار الحياة، وعنصر رئيسي لضمان استمرارية مختلف الأنظمة البيئية على الأرض، بل أن بعض الأنواع الحية مثل الديدان والأسماك تشع بالضوء من تلقاء نفسها.
ويفسر العلماء هذه الظاهرة بما يطلق عليه اسم 'الفوتونات الحيوية' وهي جسيمات مضيئة تنبعث كناتج للعمليات الكيميائية الحيوية وتقترن بتوليد الطاقة داخل الخلايا الحية.
وكلما زادت كمية الطاقة التي تستهلكها الخلايا، كلما زادت كمية الضوء التي تنبعث من الأنسجة الحية.
وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي كندي إلى أن المخ البشري يشع بضوء خافت أثناء عملية التفكير، بل وأن انبعاث الفوتونات الحيوية تتغير طبيعته أثناء أداء العمليات المعرفية المختلفة داخل العقل.
ورغم أن العلاقة بين انبعاث هذا الضوء الخافت داخل المخ وبين الأنشطة المعرفية ليست واضحة تماما، يعتقد الباحثون من جامعة ويلفريد لاورير في مدينة أونتاريو الكندية أن تلك الجسيمات المضيئة تلعب دورا مهما في وظائف المخ المختلفة.
وتقول رئيسة فريق الدراسة نيروشا موروجان المتخصصة في علوم الفيزياء الحيوية أن علماء معنيين بدراسة الأنسجة الحية، بما في ذلك الخلايا العصبية، رصدوا انبعاثات ضعيفة من الضوء ناجمة عن تكون بضع عشرات إلى عدة مئات من الفوتونات داخل عينات من الأنسجة الحية بحجم سنتيمتر مربع في الثانية الواحدة داخل أوعية الاختبار المعملية.
ومنذ القرن الماضي، يعتقد علماء الأحياء أن الجسيمات المضيئة الحيوية تلعب دورا في التواصل بين الخلايا، وفي عام 1923، أثبت العالم الروسي ألكسندر جورويتش أن وضع حواجر لحجب الفوتونات داخل جذور البصل يمنع نمو النبات، وقد أكدت العديد من الدراسات خلال العقود الماضية أن الفوتونات الحيوية تلعب بالفعل دورا في التواصل الخلوي، وتؤثر على نمو وتطور الكائنات الحية.
ومن هذا المنطلق، شرعت موروجان وفريقها البحثي في تتبع هذه الظاهرة في العقل البشري وتقصي أسبابها عن طريق قياس كمية الفوتونات التي تبعث من المخ أثناء العمل.
وفي إطار التجربة التي نشرتها الدورية العلمية iScience، ارتدى عشرون متطوعا أغطية رأس مزودة بأقطاب لتسجيل النشاط الكهربائي للمخ، وتثبيت أنابيب خاصة على الرأس لتضخيم أي انبعاث للجسيمات الضوئية أثناء التفكير، مما يتيح إمكانية رصدها.
ووجد الباحثون أن عناقيد الفوتونات المضيئة تتركز في منطقتين أساسيتين من المخ وهما الفصوص القذالية في الجزء الخلفي من الرأس، وهي المنطقة المسؤولة عن معالجة الصور البصرية داخل المخ، وفي الفصوص الصدغية على جانبي الرأس، وهي الجزء المسؤول عن معالجة الأصوات.
وتقول موروجان في تصريحات للموقع الإلكتروني 'ساينتفيك أمريكان' المتخصص في الأبحاث العلمية إن 'أول نتيجة لهذه التجربة هي أن الفوتونات تنبعث فعلا من المخ، وتحدث هذه العملية بشكل مستقل، وهي ليست خداع بصري ولا عملية عشوائية'.
واتجهت موروجان بعد ذلك لقياس ما إذا كانت كثافة هذه الانبعاثات تتغير مع اختلاف العملية المعرفية التي يقوم بها المخ.
ونظرا لأن المخ عضو يتسم بالشراهة من ناحية التمثيل الغذائي، فقد افترضت أن كثافة الجسيمات المضيئة التي تنبعث منه سوف تزداد كلما انخرط المخ في أنشطة معرفية تتطلب كميات أكبر من الطاقة مثل معالجة الصور البصرية.
ووجد الباحثون أن التغيرات في كمية الجسيمات المضيئة ترتبط بتغير الوظيفة المعرفية التي يقوم بها المخ، مثلما ما يحدث عن اغلاق العين ثم فتحها مرة أخرى على سبيل المثال، وهو ما يشير إلى وجود علاقة ما بين التحولات في العمليات المعرفية التي يقوم بها العقل وبين كميات الفوتونات الحيوية التي تنبعث منه.
وتطرح هذه التجربة مزيدا من التساؤلات بشأن الدور الذي تقوم به الجسيمات المضيئة داخل العقل.
ويقول مايكل جرامليش اخصائي الفيزياء الحيوية في جامعة أوبورن بولاية ألاباما الأمريكية في تصريحات لموقع 'أمريكان ساينتفيك': 'اعتقد أنه مازال هناك الكثير من أوجه الغموض التي يتعين سبر أغوارها، ولكن السؤال الجوهري هو هل تمثل الجسيمات المضيئة آلية نشطة لتغيير النشاط العقلي؟ أم أن دورها يقتصر على تعزيز آليات التفكير التقليدية'.
ويتساءل الباحث دانيل ريمونديني اخصائي الفيزياء الحيوية بجامعة بولونيا الإيطالية بشأن المسافة التي يمكن أن تقطعها الفوتونات الحيوية داخل المادة الحية، حيث أن الإجابة على هذا السؤال قد تسلط الضوء على العلاقة بين الوظائف العقلية وانبعاث الفوتونات في أجزاء مختلفة من المخ.
وتريد موروجان وفريقها البحثي استخدام أجهزة استشعار دقيقة لرصد مصدر انبعاث الفوتونات داخل المخ، ويعكف فريق بحثي من جامعة روشستر في نيويورك على تطوير مسبارات متناهية الصغر لتحديد ما إذا كانت الألياف العصبية داخل المخ يمكن أن تنتج تلك الجسيمات المضيئة.
وبصرف النظر عما إذا كان الضوء الخافت الذي ينبعث بانتظام من المخ يرتبط بالوظائف العقلية أو لا، فإن تقنية قياس حجم الجسيمات الحيوية المضيئة وعلاقتها بالإشارات الكهربائية للمخ، Photoencephalography، قد تصبح يوما ما وسيلة مفيدة لعلاجات المخ غير التدخلية.
ويقول جرامليش: 'اعتقد أن هذه التقنية سوف يتم تعميمها على نطاق واسع خلال العقود المقبلة حتى إذا لم يتم إثبات صحة النظرية بشأن الدور الذي تلعبه الفوتونات في دعم الأنشطة العقلية'.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الوئام

منذ 9 ساعات

• الوئام

علماء يكتشفون إشعاعًا ضوئيًا يصدر من الدماغ البشري أثناء التفكير

الضوء سر من أسرار الحياة، وعنصر رئيسي لضمان استمرارية مختلف الأنظمة البيئية على الأرض، بل أن بعض الأنواع الحية مثل الديدان والأسماك تشع بالضوء من تلقاء نفسها. ويفسر العلماء هذه الظاهرة بما يطلق عليه اسم 'الفوتونات الحيوية' وهي جسيمات مضيئة تنبعث كناتج للعمليات الكيميائية الحيوية وتقترن بتوليد الطاقة داخل الخلايا الحية. وكلما زادت كمية الطاقة التي تستهلكها الخلايا، كلما زادت كمية الضوء التي تنبعث من الأنسجة الحية. وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي كندي إلى أن المخ البشري يشع بضوء خافت أثناء عملية التفكير، بل وأن انبعاث الفوتونات الحيوية تتغير طبيعته أثناء أداء العمليات المعرفية المختلفة داخل العقل. ورغم أن العلاقة بين انبعاث هذا الضوء الخافت داخل المخ وبين الأنشطة المعرفية ليست واضحة تماما، يعتقد الباحثون من جامعة ويلفريد لاورير في مدينة أونتاريو الكندية أن تلك الجسيمات المضيئة تلعب دورا مهما في وظائف المخ المختلفة. وتقول رئيسة فريق الدراسة نيروشا موروجان المتخصصة في علوم الفيزياء الحيوية أن علماء معنيين بدراسة الأنسجة الحية، بما في ذلك الخلايا العصبية، رصدوا انبعاثات ضعيفة من الضوء ناجمة عن تكون بضع عشرات إلى عدة مئات من الفوتونات داخل عينات من الأنسجة الحية بحجم سنتيمتر مربع في الثانية الواحدة داخل أوعية الاختبار المعملية. ومنذ القرن الماضي، يعتقد علماء الأحياء أن الجسيمات المضيئة الحيوية تلعب دورا في التواصل بين الخلايا، وفي عام 1923، أثبت العالم الروسي ألكسندر جورويتش أن وضع حواجر لحجب الفوتونات داخل جذور البصل يمنع نمو النبات، وقد أكدت العديد من الدراسات خلال العقود الماضية أن الفوتونات الحيوية تلعب بالفعل دورا في التواصل الخلوي، وتؤثر على نمو وتطور الكائنات الحية. ومن هذا المنطلق، شرعت موروجان وفريقها البحثي في تتبع هذه الظاهرة في العقل البشري وتقصي أسبابها عن طريق قياس كمية الفوتونات التي تبعث من المخ أثناء العمل. وفي إطار التجربة التي نشرتها الدورية العلمية iScience، ارتدى عشرون متطوعا أغطية رأس مزودة بأقطاب لتسجيل النشاط الكهربائي للمخ، وتثبيت أنابيب خاصة على الرأس لتضخيم أي انبعاث للجسيمات الضوئية أثناء التفكير، مما يتيح إمكانية رصدها. ووجد الباحثون أن عناقيد الفوتونات المضيئة تتركز في منطقتين أساسيتين من المخ وهما الفصوص القذالية في الجزء الخلفي من الرأس، وهي المنطقة المسؤولة عن معالجة الصور البصرية داخل المخ، وفي الفصوص الصدغية على جانبي الرأس، وهي الجزء المسؤول عن معالجة الأصوات. وتقول موروجان في تصريحات للموقع الإلكتروني 'ساينتفيك أمريكان' المتخصص في الأبحاث العلمية إن 'أول نتيجة لهذه التجربة هي أن الفوتونات تنبعث فعلا من المخ، وتحدث هذه العملية بشكل مستقل، وهي ليست خداع بصري ولا عملية عشوائية'. واتجهت موروجان بعد ذلك لقياس ما إذا كانت كثافة هذه الانبعاثات تتغير مع اختلاف العملية المعرفية التي يقوم بها المخ. ونظرا لأن المخ عضو يتسم بالشراهة من ناحية التمثيل الغذائي، فقد افترضت أن كثافة الجسيمات المضيئة التي تنبعث منه سوف تزداد كلما انخرط المخ في أنشطة معرفية تتطلب كميات أكبر من الطاقة مثل معالجة الصور البصرية. ووجد الباحثون أن التغيرات في كمية الجسيمات المضيئة ترتبط بتغير الوظيفة المعرفية التي يقوم بها المخ، مثلما ما يحدث عن اغلاق العين ثم فتحها مرة أخرى على سبيل المثال، وهو ما يشير إلى وجود علاقة ما بين التحولات في العمليات المعرفية التي يقوم بها العقل وبين كميات الفوتونات الحيوية التي تنبعث منه. وتطرح هذه التجربة مزيدا من التساؤلات بشأن الدور الذي تقوم به الجسيمات المضيئة داخل العقل. ويقول مايكل جرامليش اخصائي الفيزياء الحيوية في جامعة أوبورن بولاية ألاباما الأمريكية في تصريحات لموقع 'أمريكان ساينتفيك': 'اعتقد أنه مازال هناك الكثير من أوجه الغموض التي يتعين سبر أغوارها، ولكن السؤال الجوهري هو هل تمثل الجسيمات المضيئة آلية نشطة لتغيير النشاط العقلي؟ أم أن دورها يقتصر على تعزيز آليات التفكير التقليدية'. ويتساءل الباحث دانيل ريمونديني اخصائي الفيزياء الحيوية بجامعة بولونيا الإيطالية بشأن المسافة التي يمكن أن تقطعها الفوتونات الحيوية داخل المادة الحية، حيث أن الإجابة على هذا السؤال قد تسلط الضوء على العلاقة بين الوظائف العقلية وانبعاث الفوتونات في أجزاء مختلفة من المخ. وتريد موروجان وفريقها البحثي استخدام أجهزة استشعار دقيقة لرصد مصدر انبعاث الفوتونات داخل المخ، ويعكف فريق بحثي من جامعة روشستر في نيويورك على تطوير مسبارات متناهية الصغر لتحديد ما إذا كانت الألياف العصبية داخل المخ يمكن أن تنتج تلك الجسيمات المضيئة. وبصرف النظر عما إذا كان الضوء الخافت الذي ينبعث بانتظام من المخ يرتبط بالوظائف العقلية أو لا، فإن تقنية قياس حجم الجسيمات الحيوية المضيئة وعلاقتها بالإشارات الكهربائية للمخ، Photoencephalography، قد تصبح يوما ما وسيلة مفيدة لعلاجات المخ غير التدخلية. ويقول جرامليش: 'اعتقد أن هذه التقنية سوف يتم تعميمها على نطاق واسع خلال العقود المقبلة حتى إذا لم يتم إثبات صحة النظرية بشأن الدور الذي تلعبه الفوتونات في دعم الأنشطة العقلية'.

سعورس

٢٤-٠٥-٢٠٢٥

• سعورس

علماء روس يطورون معدات تلسكوب فضائي جديد

ووفقاً للخدمة الصحفية للمعهد:"تمكن علماء المعهد من تطوير حساسات ضوئية مبتكرة من مركب السيزيوم واليود، والتي ستكون بمثابة العيون الرئيسية للتلسكوب الفضائي الروسي الجديد Spektr-UV المخطط لإطلاقه عام 2031، ليحل مكان تلسكوب هابل الشهير. من المفترض أن يساهم هذا التلسكوب في البحث عن علامات الحياة خارج الأرض عبر تحليل أجواء الكواكب البعيدة". وأوضح الباحثون أن الكاثودات الضوئية أو الحساسات الضوئية الجديدة وعند تعرضها للضوء تحول طاقة الفوتونات إلى تيار إلكتروني يمكن قياسه، مما يتيح تقييم شدة الإشعاع الفضائي، من خلال الجمع بين الكاثود الضوئي ومضاعف الإلكترون (لوحة القناة الدقيقة) وشاشة الفوسفور في غلاف مفرغ من الهواء، من الممكن ليس فقط قياس التيار، ولكن أيضا تسجيل الصور في نطاق الأطوال الموجية المستهدفة، خاصة في مجال الأشعة فوق البنفسجية المفرغة (VUV)، التي كانت صعبة الرصد سابقا. وستُمكّن هذه الكفاءة العالية التلسكوب من التقاط إشعاعات كونية دقيقة، كانت غير مرئية سابقا، لدراسة تركيب الغلاف الجوي للكواكب الخارجية واكتشاف علامات حيوية، مثل الأكسجين أو الميثان، التي قد تشير إلى وجود كائنات حية على تلك الكواكب. وأشار الباحثون ، إلى أن تلسكوبSPEKTR-UV هو عبارة عن تلسكوب فضائي متطور قادر على رصد الأشعة فوق البنفسجية والموجات الكهرومغناطيسية في الكون، والتي تعجز المراصد الأرضية عن دراستها، ويعتبر معهد علوم الفلك التابع للأكاديمية الروسية للعلوم من أهم المساهمين في مشروع تطوير هذا المسبار.

Independent عربية

١٦-٠٥-٢٠٢٥

• Independent عربية

للمرة الأولى على المريخ... رصد ظاهرة الشفق المرئي بالعين المجردة

رصدت مركبة "بيرسيفيرانس" التابعة لإدارة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) ظاهرة الشفق على المريخ في شكل ضوء مرئي بالعين المجردة، وتألقت السماء في نعومة باللون الأخضر في أول مشاهدة للشفق على سطح أي كوكب آخر غير الأرض. وقال علماء إن الشفق ظهر في 18 مارس (آذار) 2024، حين واجهت جسيمات فائقة الطاقة من الشمس الغلاف الجوي للمريخ، مما أدى إلى تفاعل أسفر عن توهج خافت عبر سماء الليل بالكامل. ورصدت أقمار اصطناعية الشفق سابقاً على المريخ من مدار في نطاق الأطوال الموجية فوق البنفسجية، لكن ليس في شكل الضوء المرئي. وأطلقت الشمس قبل ذلك بثلاثة أيام توهجاً شمسياً رافقه انبعاث للكتلة في شكل إكليل وهو انفجار ضخم من الغاز والطاقة المغناطيسية يجلب معه كميات كبيرة من الجسيمات الشمسية النشطة التي انطلقت إلى الخارج عبر النظام الشمسي. والمريخ هو رابع الكواكب بعداً من الشمس، بعد عطارد والزهرة والأرض. وحاكى العلماء الحدث سلفاً وأعدوا أدوات على المركبة لتكون جاهزة لرصد الشفق المتوقع. وعلى متن "بيرسيفيرانس" جهازان حساسان للأطوال الموجية في النطاق المرئي، مما يعني أنهما يرصدان الألوان التي يمكن للعين البشرية رؤيتها. ويتشكل الشفق على المريخ بالطريقة نفسها التي يتشكل بها على الأرض، حيث تتصادم الجسيمات المشحونة النشطة مع الذرات والجزيئات في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى إثارة هذه الجسيمات دون الذرية التي تسمى الإلكترونات لتبعث جسيمات ضوئية تسمى الفوتونات. اقرأ المزيد يحتوي هذا القسم على المقلات ذات صلة, الموضوعة في (Related Nodes field) وقالت إليزا رايت كنوتسن، الباحثة لما بعد الدكتوراه في مركز مستشعرات وأنظمة الفضاء بجامعة أوسلو والمؤلفة الرئيسية للدراسة التي نشرت هذا الأسبوع في مجلة "ساينس أدفانسز": "لكن على الأرض، تتوجه الجسيمات المشحونة إلى المناطق القطبية نتيجة المجال المغناطيسي الكلي لكوكبنا". وأضافت كنوتسن "ليس للمريخ مجال مغناطيسي كلي، لذا قصفت الجسيمات المشحونة المريخ كله في نفس الوقت، مما أدى إلى هذا الشفق على مستوى الكوكب". وظهر اللون الأخضر بسبب التفاعل بين الجسيمات المشحونة من الشمس والأكسجين في الغلاف الجوي للمريخ. لكن الشفق قد يكون متوهجاً كحاله في المناطق الشمالية والجنوبية من الأرض، لكن الشفق الذي تم رصده على المريخ كان باهتاً جداً. وإذا تمكن رواد الفضاء من الأرض ذات يوم من الإقامة على سطح المريخ لفترة طويلة، فقد يستمتعون بعرض ضوئي ليلي. وقالت كنوتسن "أثناء عاصفة شمسية أكثر كثافة، تنتج شفقاً أكثر إشراقاً، أعتقد أن السماء التي تتوهج باللون الأخضر من الأفق إلى الأفق سيكون جمالها ساحراً".