علماء يحاولون تفسير سر ضوء خافت يشع من العقل البشري أثناء التفكير

يُعدّ الضوء عنصراً أساسياً لاستمرارية الأنظمة البيئية، وبعض الكائنات الحية مثل الديدان والأسماك تشع به ذاتياً.
يفسّر العلماء هذه الظاهرة بـ"الفوتونات الحيوية"، وهي جسيمات ضوئية تنبعث نتيجة عمليات كيميائية حيوية مرتبطة بتوليد الطاقة في الخلايا. كلما زادت الطاقة المستهلكة، زاد الضوء المنبعث من الأنسجة.
وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي كندي إلى أن الدماغ البشري يشع ضوءاً خافتاً أثناء التفكير، وأن انبعاث الفوتونات الحيوية يتغير مع العمليات المعرفية.
رغم عدم وضوح العلاقة بين الضوء الخافت المنبعث من الدماغ والأنشطة المعرفية، يعتقد باحثون من جامعة ويلفريد لورييه في أونتاريو (كندا) أن هذه الجسيمات الضوئية تلعب دوراً في وظائف الدماغ.
أوضحت نيروشا موروغان، رئيسة فريق الدراسة والمتخصصة في الفيزياء الحيوية، أن علماء متخصصين في دراسة الأنسجة الحية، بما فيها الخلايا العصبية، رصدوا انبعاثات ضوئية ضعيفة ناتجة عن تكون عشرات إلى مئات الفوتونات في عينات أنسجة حية بحجم سنتيمتر مربع في الثانية داخل أوعية الاختبار المعملية.
منذ القرن الماضي، يعتقد علماء الأحياء أن الجسيمات الضوئية الحيوية تلعب دوراً في التواصل الخلوي. في عام 1923، أثبت ألكسندر غورويتش أن حجب الفوتونات عن جذور البصل يمنع نموه. أكدت دراسات لاحقة دور الفوتونات الحيوية في التواصل الخلوي وتأثيرها على نمو الكائنات الحية.
انطلاقاً من ذلك، تتبّع فريق موروغان البحثي هذه الظاهرة في الدماغ البشري، عبر قياس كمية الفوتونات المنبعثة أثناء العمل.
في تجربة نشرتها دورية "iScience"، ارتدى 20 متطوعاً أغطية رأس مزودة بأقطاب لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ، وأنابيب لتضخيم أي انبعاث للجسيمات الضوئية، ما يسمح برصدها.
وجد الباحثون أن عناقيد الفوتونات تتركز في منطقتين من الدماغ: الفصوص القذالية (معالجة الصور البصرية)، والفصوص الصدغية (معالجة الأصوات).
صرحت موروغان لموقع "ساينتفيك أميركان" أن "النتيجة الأولى هي انبعاث الفوتونات من الدماغ بشكل مستقل، وليست خداعاً بصرياً أو عملية عشوائية".
واتجهت موروغان 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.
وجد الباحثون أن تغيرات كمية الجسيمات الضوئية ترتبط بتغير الوظيفة المعرفية، مثل إغلاق العين وفتحها، ما يشير إلى علاقة بين التحولات في العمليات المعرفية وكميات الفوتونات المنبعثة.
وتطرح هذه التجربة مزيدا من التساؤلات بشأن الدور الذي تقوم به الجسيمات المضيئة داخل العقل.
ويقول مايكل غرامليش أخصائي الفيزياء الحيوية في جامعة أوبورن بولاية ألاباما الأميركية في تصريحات لموقع "أميركان ساينتفيك": "أعتقد 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 أخصائي 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 موروغان 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 غرامليش: "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

الشرق الأوسط

منذ 3 ساعات

• الشرق الأوسط

صخور كندية عمرها 4.16 مليار سنة شاهدة على ولادة الكوكب

حدَّد العلماء ما قد يكون أقدم صخور على كوكب الأرض، وذلك في تكوينٍ صخري يقع في كندا. فمنذ زمن طويل، عُرفت صخور «حزام نوفواغيتوك غرينستون» بقِدمها الشديد، وهي سهول من الحجر الرمادي المخطَّط تقع على الشاطئ الشرقي لخليج هدسون في مقاطعة كيبيك الكندية. لكنّ الباحثين لم يتّفقوا على عمرها الدقيق. ووفق وكالة «أسوشييتد برس»، تشير بحوث تعود إلى عقدين من الزمن إلى أنّ هذه الصخور قد يبلغ عمرها 4.3 مليار سنة، مما يضعها ضمن أقدم فترات في تاريخ الأرض. غير أنَّ علماء آخرين، باستخدام تقنية تأريخ مختلفة، شكَّكوا في هذه النتائج، مشيرين إلى أنّ ملوّثات قديمة أثّرت في دقة التقديرات، وأنَّ العمر الفعلي أقرب إلى 3.8 مليار سنة. في الدراسة الجديدة، أخذ الباحثون عيّنة من جزء مختلف من التكوين الصخري عينه، وقدَّروا عمرها باستخدام الطريقتين السابقتين، عبر قياس كيفية تحلُّل عنصر مشعّ إلى عنصر آخر بمرور الزمن. وأظهرت النتيجة أنَّ عمر الصخور يقارب 4.16 مليار سنة. ذاكرة الكوكب (رويترز) وقال المؤلِّف الرئيسي للدراسة، جوناثان أونيل من جامعة أوتاوا: «الطريقتان أعطتا نتيجة واحدة تماماً»؛ وقد نُشرت الدراسة في مجلّة «ساينس» العلمية. تشكلت الأرض قبل نحو 4.5 مليار سنة من سحابة منهارة من الغبار والغاز عقب تشكُّل النظام الشمسي. وغالباً ما تُذاب الصخور البدائية ويُعاد تدويرها بفعل حركة الصفائح التكتونية الأرضية، مما يجعل وجودها على سطح الأرض اليوم نادراً جداً. وعثر العلماء على صخور يعود عمرها إلى 4 مليارات سنة في تكوين كندي آخر يُعرف باسم مجمّع «أكاستا النيس»، لكن من المحتمل أن تكون صخور «نوفواغيتوك» أقدم من ذلك. قد تُتيح دراسة صخور من أقدم فترات الأرض لمحة عن شكل الكوكب آنذاك، وكيف تحوّلت محيطات الحمم البركانية إلى صفائح تكتونية. وقال الأستاذ بجامعة أيوا، مارك ريغان، وهو باحث في البراكين والصخور البركانية ولم يشارك في الدراسة:«أن تمتلك عيّنة مما كان يحدث على الأرض في ذلك الزمان البعيد هو أمر ذو قيمة كبيرة». العلماء يقتربون من أقدم صخور الكوكب (رويترز) يقع هذا التكوين الصخري على أراضٍ تابعة لقبيلة «إنوكجواك»، وقد فرض شعب السكان الأصليين (الإنويت) قيوداً مؤقتة على أخذ عيّنات من الموقع، نتيجة الأضرار التي لحقت بالمكان خلال زيارات سابقة للعلماء. وقال تومي باليسر، الذي يدير الأرض من خلال مؤسّسة «بيتوفيك»، إن زيارات بعض الجيولوجيين للموقع أدّت إلى اقتطاع أجزاء كبيرة من الصخور، وقد لاحظت الجالية وجود بعض هذه القطع معروضة للبيع عبر الإنترنت. وأوضح باليسر، وهو أحد أبناء المنطقة: «ثمة اهتمام كبير بهذه الصخور، ونحن نتفهّم ذلك، لكننا فقط لا نريد مزيداً من الضرر». وتسعى الجالية الإنويتية إلى التعاون مع العلماء لإنشاء حديقة إقليمية تحمي الأرض، مع السماح بإجراء بحوث علمية فيها.

العربية

منذ 6 ساعات

• العربية

علماء يحاولون تفسير سر ضوء خافت يشع من العقل البشري أثناء التفكير

يُعدّ الضوء عنصراً أساسياً لاستمرارية الأنظمة البيئية، وبعض الكائنات الحية مثل الديدان والأسماك تشع به ذاتياً. يفسّر العلماء هذه الظاهرة بـ"الفوتونات الحيوية"، وهي جسيمات ضوئية تنبعث نتيجة عمليات كيميائية حيوية مرتبطة بتوليد الطاقة في الخلايا. كلما زادت الطاقة المستهلكة، زاد الضوء المنبعث من الأنسجة. وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي كندي إلى أن الدماغ البشري يشع ضوءاً خافتاً أثناء التفكير، وأن انبعاث الفوتونات الحيوية يتغير مع العمليات المعرفية. رغم عدم وضوح العلاقة بين الضوء الخافت المنبعث من الدماغ والأنشطة المعرفية، يعتقد باحثون من جامعة ويلفريد لورييه في أونتاريو (كندا) أن هذه الجسيمات الضوئية تلعب دوراً في وظائف الدماغ. أوضحت نيروشا موروغان، رئيسة فريق الدراسة والمتخصصة في الفيزياء الحيوية، أن علماء متخصصين في دراسة الأنسجة الحية، بما فيها الخلايا العصبية، رصدوا انبعاثات ضوئية ضعيفة ناتجة عن تكون عشرات إلى مئات الفوتونات في عينات أنسجة حية بحجم سنتيمتر مربع في الثانية داخل أوعية الاختبار المعملية. منذ القرن الماضي، يعتقد علماء الأحياء أن الجسيمات الضوئية الحيوية تلعب دوراً في التواصل الخلوي. في عام 1923، أثبت ألكسندر غورويتش أن حجب الفوتونات عن جذور البصل يمنع نموه. أكدت دراسات لاحقة دور الفوتونات الحيوية في التواصل الخلوي وتأثيرها على نمو الكائنات الحية. انطلاقاً من ذلك، تتبّع فريق موروغان البحثي هذه الظاهرة في الدماغ البشري، عبر قياس كمية الفوتونات المنبعثة أثناء العمل. في تجربة نشرتها دورية "iScience"، ارتدى 20 متطوعاً أغطية رأس مزودة بأقطاب لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ، وأنابيب لتضخيم أي انبعاث للجسيمات الضوئية، ما يسمح برصدها. وجد الباحثون أن عناقيد الفوتونات تتركز في منطقتين من الدماغ: الفصوص القذالية (معالجة الصور البصرية)، والفصوص الصدغية (معالجة الأصوات). صرحت موروغان لموقع "ساينتفيك أميركان" أن "النتيجة الأولى هي انبعاث الفوتونات من الدماغ بشكل مستقل، وليست خداعاً بصرياً أو عملية عشوائية". واتجهت موروغان 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. وجد الباحثون أن تغيرات كمية الجسيمات الضوئية ترتبط بتغير الوظيفة المعرفية، مثل إغلاق العين وفتحها، ما يشير إلى علاقة بين التحولات في العمليات المعرفية وكميات الفوتونات المنبعثة. وتطرح هذه التجربة مزيدا من التساؤلات بشأن الدور الذي تقوم به الجسيمات المضيئة داخل العقل. ويقول مايكل غرامليش أخصائي الفيزياء الحيوية في جامعة أوبورن بولاية ألاباما الأميركية في تصريحات لموقع "أميركان ساينتفيك": "أعتقد 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 أخصائي 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 موروغان 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 غرامليش: "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".

عكاظ

منذ 12 ساعات

• عكاظ

السباك الوحيد الذي لن يهدده الذكاء الاصطناعي؟

كشف العالم البارز والمعروف بـ«عرّاب الذكاء الاصطناعي»، جيفري هينتون، عن وظيفة واحدة فقط تبدو بمنأى عن خطر الأتمتة، على الرغم من تسارع الثورة التكنولوجية، وهي مهنة السباكة اليدوية. هينتون، الحائز على جائزة تورينج وأحد رواد تقنيات الشبكات العصبية، أوضح خلال مقابلة مع بودكاست «Diary of a CEO»، أن الذكاء الاصطناعي قد يتفوق في المهمات العقلية والتحليلية، لكنه لا يستطيع مجابهة التحديات التي تتطلب تنسيقاً حركياً دقيقاً وتحكماً فيزيائياً، مثل الأعمال التي تؤديها الأيدي البشرية المتخصصة. وأشار إلى أن تطور المهارات الحركية الدقيقة لدى الإنسان -مثل تركيب الأنابيب، وضبط الصمامات، وتركيب التركيبات البلاستيكية والمعادن تحت ظروف بيئية متفاوتة- لا تزال خارج نطاق مهارات الآلات الحالية، لذا، سيظل السباكون في مأمن من الاستبدال الآلي على المدى المنظور. وترسّخ هذه الرؤية أن أفضل خيار اليوم هو أن تبتعد عن الأعمال الروتينية النمطية، وتتموضع في الوظائف التي تتطلب مهارات عملية بشرية دقيقة لا يستطيع الذكاء الاصطناعي تقليدها. أخبار ذات صلة