بررسی مغز مگس‌های میوه، راز ادراک رنگی مغز را آشکار کرد؛

آیا می‌دانستید جهان سیاه و سفید است و مغز ما آن را رنگی می‌کند؟

مطالعات انجام‌شده روی مدار‌های سلول‌های مغزی مگس میوه، اطلاعاتی را برای درک هرچه بهتر این موضوع در اختیار پژوهشگران قرار داده است که چگونه موجودات، طول‌موج‌های نور را به‌عنوان رنگ‌های غنی از اطلاعات می‌بینند.

کد خبر: ۱۲۴۲۶۲۸

سه‌شنبه - ۰۵ فروردين ۱۴۰۴ / March 25, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، درک هر چیزی در محیط اطراف، در حقیقت به معنای آگاهی از آن چیزی است که حواس شما آن‌را تشخیص می‌دهند. حالا دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه کلمبیا، برای اولین بار موفق شدند تا مدار سلول مغزی را در مگس‌های میوه شناسایی کنند که سیگنال‌های حسی خام را به ادراک رنگی هدایت‌کننده رفتار مگس تبدیل می‌کند.

حالا نتایج این بررسی‌ها در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است.

رودی بهنیا، محقق اصلی موسسه زاکرمن کلمبیا و نویسنده این مقاله دراین‌باره توضیح داده: «بسیاری از ما رنگ‌های غنی که هرروزه می‌بینیم را بدیهی می‌دانیم؛ مثل رنگ قرمز توت‌فرنگی رسیده یا قهوه‌ای تیره مردمک چشم افراد؛ اما واقعیت این است که این رنگ‌ها خارج از مغز ما وجود ندارند.» او در ادامه توضیحاتش یادآور شد که رنگ‌ها ادراکی هستند که مغز آنها را می‌سازد؛ این‌گونه که طول‌موج‌های طولانی‌تر و کوتاه‌تر نور را که توسط چشم‌ها تشخیص داده می‌شوند را درک می‌کند.

دکتر بهنیا ادامه داد: «تبدیل سیگنال‌های حسی به ادراک ما درباره جهان، در واقع نحوه کمک مغز به موجودات زنده و رشد آنهاست. مطرح کردن این سؤال که درک جهان به چه ترتیب است، شاید ساده به نظر برسد؛ ولی پاسخ دادن به این سؤال، چالش بزرگی خواهد بود. امیدوارم تلاش‌های ما برای کشف اصول عصبی زیربنایی در درک رنگ‌ها، به ما کمک کند تا بتوانیم این موضوع را بهتر درک کنیم که مغز چگونه ویژگی‌های محیط که برای انجام روزمره کار‌ها مهم است را استخراج کند.»

اعضای این تیم تحقیقاتی در مقاله جدیدشان، از کشف شبکه‌های خاصی از نورون‌ها که نوعی سلول مغزی در مگس‌های میوه هستند خبر داده‌اند که به‌صورت انتخابی به رنگ‌های مختلف واکنش نشان می‌دهند. رنگ‌های درک شده با طول‌موج‌های خاص یا ترکیبی از طول‌موج‌های نور مرتبط هستند که خودشان به‌طور ذاتی رنگارنگ نیستند. این نورون‌های انتخابی رنگ در لوب بینایی که مسئول بینایی مغز است قرار دارند.

در بین رنگ‌ها، این نورون‌ها به رنگ‌هایی واکنش نشان می‌دهند که عده‌ای آن را بنفش می‌دانند و همچنین سایر رنگ‌هایی که با طول‌موج‌های فرابنفش (که توسط انسان قابل‌تشخیص نیستند) مطابقت دارند. تشخیص رنگ‌های UV برای بقای برخی موجودات از جمله زنبور‌ها و احتمالاً مگس‌های میوه اهمیت بالایی دارد. به‌عنوان‌مثال، بسیاری از گیاهان دارای الگو‌های فرابنفشی هستند که ممکن است در هدایت حشرات به سمت گرده‌ها نقش داشته باشد.

پیش از این دانشمندان اعلام کرده بودند که نورون‌هایی در مغز حیوانات یافته‌اند که به‌صورت انتخابی به برخی رنگ‌ها مثلاً قرمز یا سبز واکنش نشان می‌دهند؛ اما کسی قادر به ردیابی مکانیسم‌های عصبی که این انتخاب رنگ را ممکن می‌کند، نبوده است.

اینجاست که در دسترس و مفید بودن Fly brain connectome (که فهرستی از نورون‌هاست) ثابت شده است. دکتر بهنیا که استادیار علوم اعصاب در کالج پزشکان و جراحان واگلوس کلمبیاست، در این رابطه ادامه داد: «این نقشه پیچیده نحوه ارتباط صد و سی هزار نورون و ۵۰ میلیون سیناپس مغز یک مگس میوه که به‌اندازه دانه خشخاش است را به نمایش درمی‌آورد.»

از آنجا که کانکتوم به‌عنوان یک مرجع عمل می‌کند، محققان از مشاهدات‌شان از سلول‌های مغزی، برای ایجاد نموداری استفاده کردند که به گمان آنها، مدار عصبی پشت انتخاب رنگ را نشان می‌داد. در ادامه دانشمندان این مدار‌ها را به‌عنوان مدل‌های ریاضی برای شبیه‌سازی و بررسی فعالیت‌ها و قابلیت‌های مدار‌ها به تصویر کشیدند.

دکتر ماتیاس کریستنسون، یکی از نویسندگان مقاله گفت: «مدل‌های ریاضی به‌عنوان ابزاری وارد عمل می‌شوند که این امکان را برای ما فراهم می‌کنند تا ساختار‌های پیچیده این سلول‌های مغزی و ارتباطات آنها را بهتر درک کنیم».

همچنین دکتر لاری ابوت، استاد علوم اعصاب نظری و پروفسور فیزیولوژی و بیوفیزیک سلولی و محقق اصلی مؤسسه زاکرمن، نقش مهمی در کار مدل‌سازی داشت. او دراین‌باره گفته: «با این مدل‌ها، ما می‌توانیم برروی این پیچیدگی‌ها کار کنیم.»

این مدل‌سازی نه‌تنها نشان داد که این مدار‌ها می‌توانند میزبان فعالیت‌های موردنیاز برای انتخاب رنگ باشند، بلکه به‌نوعی از اتصال سلول به سلول که به نام "باز رخداد" شناخته می‌شود، اشاره دارد که بدون آن انتخاب رنگ نمی‌تواند اتفاق بیفتد. در یک مدار عصبی با "باز رخداد"، خروجی‌های مدار دوباره به‌عنوان ورودی، به مدار بازمی‌گردند. آلوارو سانز دیز، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه دکتر بهنیا و یکی دیگر از نویسندگان دیگر مقاله، آزمایش دیگری را پیشنهاد کرده است.

دکتر سانز در این رابطه گفت: «وقتی از یک تکنیک ژنتیکی برای مختل کردن بخشی از این اتصال مکرر در مغز مگس‌های میوه استفاده کردیم، نورون‌هایی که قبلاً فعالیت انتخابی رنگ را نشان می‌دادند، این ویژگی را از دست دادند.» او ادامه داد: «این باعث شده که اطمینان بیشتری داشته باشیم که واقعاً مدار‌های مغزی که در ادراک رنگ‌ها دخیل هستند را کشف کرده‌ایم.»

دکتر بهنیا هم در این رابطه ادامه داد: «حالا بیشتر می‌دانیم که سیم‌کشی مغز چطور ایجاد یک نمایش ادراکی از رنگ را امکان‌پذیر می‌کند. امیدوارم که یافته‌های جدید ما بتواند به توضیح چگونگی تولید انواع ادراک ازجمله رنگ، صدا و طعم توسط مغز کمک کند.»