تخيّل أنك تقود سيارتك على طريق مألوف، وفجأة يقفز طفل أمامك من مكان لم تتوقعه. في أقل من نصف ثانية، يعيد دماغك ترتيب أولوياته بالكامل: يوقف كل تفكير آخر، يستدعي معلومات عن موقع الفرامل، ويحسب المسافة والسرعة، كل ذلك في وقت أقصر من رمشة عين. السؤال الذي شغل علماء الأعصاب لعقود هو: كيف يفعل الدماغ هذا بهذه السرعة، رغم أن الدوائر العصبية نفسها -أي الوصلات الفيزيائية بين الخلايا- تحتاج وقتًا أطول بكثير لإعادة التشكل؟ فريق بحثي في معهد بيكاور بجامعة MIT يقدّم إجابة مختلفة تمامًا عمّا اعتدنا سماعه، وتتمحور حول فكرة الحوسبة التناظرية عبر موجات الدماغ.
الدوائر العصبية وحدها لا تكفي لتفسير سرعة التفكير
الفهم التقليدي للدماغ يشبّهه بلوحة دوائر كهربائية ضخمة: خلايا عصبية متصلة عبر نقاط تماس تسمى “المشابك العصبية”، وهذه الوصلات تخزّن الذكريات وتمثّل أهدافنا واحتياجاتنا. هذا الوصف صحيح لكنه غير مكتمل، بحسب الباحث إيرل ك. ميلر، الأستاذ في معهد بيكاور والمؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة في مجلة Journal of Neuroscience.
المشكلة أن إعادة تشكيل هذه الوصلات عملية كيميائية بطيئة نسبيًا. فحين يحتاج الدماغ للتعامل السريع مع موقف طارئ وغير متوقع -مثل مثال الطفل في الطريق- لا يملك الوقت الكافي لإعادة برمجة شبكاته الفيزيائية. من هنا جاءت فكرة ميلر وزملائه سكوت برينكات وجيفرسون روي: لا بد من وجود نظام تحكم موازٍ، أسرع بكثير، يستطيع تنسيق ملايين الخلايا العصبية في أجزاء من الثانية.
هذا النظام، بحسب الدراسة، هو الموجات الدماغية.
الحوسبة التناظرية: حين تتحول الفيزياء نفسها إلى أداة حساب
الفكرة المحورية في هذه النظرية هي التمييز بين نوعين من الحوسبة. الحوسبة الرقمية -مثل التي تعمل بها أجهزة الكمبيوتر- تنفذ العمليات خطوة بخطوة، بالتتابع، عبر مفاتيح وبوابات منطقية. أما الحوسبة التناظرية فتعتمد على تداخل الموجات، وهي قادرة على معالجة عدة عمليات حسابية في وقت واحد ومتوازٍ.
والملفت أن الموجات المتنقلة موضعيًا سمة أساسية وشائعة في نشاط الدماغ أصلاً، وليست شيئًا نظريًا افترضه الباحثون. بعبارة ميلر نفسه: “الدماغ يستغل فيزياءه الخاصة”. بمعنى آخر، بدلاً من أن يبني الدماغ آلية حسابية معقدة من الصفر، فإنه يستفيد من الخاصية الفيزيائية الطبيعية للموجات الكهربائية -وهي قدرتها على الجمع والطرح عند تقاطعها- ليحوّلها إلى أداة حسابية فعلية.
كيف تتعاون الموجات البطيئة والسريعة؟
الدراسة تحدد نمطين رئيسيين من الموجات، لكل منهما دور مختلف:
- موجات ألفا وبيتا (البطيئة نسبيًا): تمثّل الذكريات المخزّنة والأهداف الحالية، وتعمل كـ”منظم” أو مايسترو يحدد أي شبكة عصبية يجب أن تنشط في لحظة معينة.
- موجات غاما (الأسرع): تحمل وتعالج المعلومات الحسية الواردة من العالم الخارجي في اللحظة نفسها.
الاستعارة التي يستخدمها الباحثون لوصف هذا التفاعل جميلة وواضحة: موجات ألفا وبيتا تعمل كـ”استنسل متحرك” (mobile stencil) يحدد أين ومتى يمكن لموجات غاما معالجة المعلومات، وأي مجموعات من الخلايا العصبية ستشارك في هذه العملية. حين تتقاطع هذه الموجات مكانيًا وزمانيًا، تحدث عملية جمع وطرح فعلية، وهذا بالضبط ما يسميه الفريق “الحوسبة الزمانية-المكانية”.
نقطة قد تغيّر فهمنا لـ”تعدد المهام” العصبي
من أكثر الجوانب إثارة للاهتمام في هذه الدراسة أنها تعالج لغزًا معروفًا في علم الأعصاب يسمى “الانتقائية المختلطة” (mixed selectivity)، وهي ملاحظة مؤكدة مفادها أن الخلية العصبية الواحدة لا تؤدي وظيفة واحدة فقط، بل تشارك في عدة شبكات وظيفية مختلفة في آن واحد. هذه الخاصية تمنح الدماغ قدرة حسابية هائلة، لكنها أثارت سؤالًا محيّرًا: كيف ينظّم الدماغ كل هذه الشبكات المتداخلة بهذه السرعة والمرونة دون أن يقع في فوضى؟
الإجابة التي يطرحها ميلر وفريقه هي أن الموجات الدماغية هي بالضبط ما ينظّم هذه الشبكات المتداخلة، فتقرر في كل لحظة أي مجموعة من الخلايا “نشطة” وظيفيًا وأيها في وضع الانتظار. من واقع متابعتي لأبحاث علم الأعصاب المعرفي على مدى سنوات، هذا التفسير يحل تناقضًا كان يبدو صعب التصديق: كيف تكون الخلية “متعددة المهام” دون أن يتحول الدماغ إلى ضوضاء عشوائية؟ الجواب: لأن هناك طبقة تنظيمية أعلى -الموجات- تحدد الأدوار لحظيًا.
آلية إضافية: حين تتحدث الحقول الكهربائية مباشرة مع الخلايا
أحد أهم الاكتشافات التي استند إليها الفريق في أبحاثهم السابقة هو ظاهرة تسمى “الاقتران الإفابتي” (ephaptic coupling)، وتعني أن الموجات، رغم أنها تنشأ أساسًا من نشاط إطلاق الخلايا العصبية، يمكنها بدورها أن تؤثر مباشرة وبسرعة كبيرة على إطلاق الخلايا نفسها، عبر حقل كهربائي وليس عبر مشبك عصبي تقليدي. هذا يعني حلقة تغذية راجعة سريعة جدًا بين الموجة والخلية، وهي أسرع بكثير من التواصل عبر المشابك الكيميائية المعتادة.
بعبارة الباحثين: “المشابك العصبية تخزّن التمثيلات، بينما ديناميكيات الموجات تحدد أي التمثيلات نشطة في لحظة معينة.” هذه الجملة تلخّص جوهر النظرية بأكملها.
ما علاقة كل هذا بالوعي؟
هنا يصل البحث إلى الجزء الأكثر إثارة للجدل والاهتمام: تفسير الوعي نفسه. تفترض الدراسة أن الوعي “ينشأ عندما تُدخل أنماط الموجات الديناميكية هذه القشرة الدماغية في حالة تنظيم عام ومتكامل، تربط وتؤثر بشكل طبيعي في نشاط واسع النطاق عبر الدماغ”.
الدليل الأقوى الذي يستشهد به الفريق يأتي من دراسات التخدير العام، أُجريت بالتعاون مع الطبيب إيميري براون، أستاذ التخدير في مستشفى ماساتشوستس العام وأستاذ في كلية الطب بجامعة هارفارد. النتيجة المثيرة: ثلاثة عقاقير تخدير مختلفة تمامًا في آليات عملها الجزيئية -أي أنها تستهدف مستقبلات وخلايا مختلفة تمامًا في الدماغ- تؤدي جميعها إلى نفس النتيجة: تعطيل ديناميكيات الموجات الدماغية بطريقة متشابهة، مما يؤدي إلى فقدان الوعي.
هذه الملاحظة تدعم استنتاجًا مهمًا: فقدان الوعي لا يرتبط بمستقبل كيميائي واحد أو نوع خلوي محدد، بل بسلامة التنظيم الواسع للموجات الدماغية. بمعنى آخر، الوعي أشبه بحالة “تناغم” عام في الدماغ، وليس نشاطًا في منطقة أو مستقبل بعينه.
لماذا تهم هذه النظرية خارج المختبر؟
قد يبدو هذا النقاش نظريًا بحتًا، لكن له تطبيقات عملية محتملة مهمة. إذا كان الوعي والإدراك يعتمدان فعلًا على ديناميكيات الموجات الدماغية، فهذا يفتح بابًا لعلاجات غير جراحية تستهدف هذه الموجات مباشرة، بدلًا من التدخل الدوائي التقليدي الذي يستهدف مستقبلات كيميائية معينة. ميلر نفسه يشارك في تعاون بحثي يدرس الموجات الدماغية في التوحد، ويصف تطوير علاجات مبنية على ديناميكيات الموجات بأنه “ليس مجرد فرصة، بل التزام” على الباحثين.
فكّر في الأمر من زاوية عملية: العلاجات الحالية لكثير من الاضطرابات العصبية والنفسية تعتمد على عقاقير تستهدف مستقبلات كيميائية محددة، وغالبًا ما تأتي بآثار جانبية واسعة لأنها تؤثر في الجسم كله. أما التدخل عبر تعديل أنماط الموجات -مثلًا عبر التحفيز الكهربائي غير الجراحي عبر الجمجمة- فقد يكون أكثر دقة واستهدافًا، لأنه يخاطب آلية التنسيق نفسها بدلاً من مكون كيميائي واحد فيها.
النظرية لا تزال بحاجة إلى دليل مباشر
من الأمانة العلمية الإشارة إلى أن ميلر نفسه يصف هذا العمل بأنه “نظرية” في المقام الأول، وليس حقيقة مثبتة بشكل قاطع. يقول بوضوح إن الخطوة التالية لفريقه هي البحث عن دلائل مباشرة على وجود حوسبة تناظرية فعلية داخل أنماط الموجات الدماغية، وليس فقط استنتاجها من ملاحظات غير مباشرة كما هو الحال حاليًا. هذا التصريح يستحق التقدير، لأنه يضع حدودًا واضحة بين ما تم إثباته تجريبيًا (مثل دور موجات ألفا وبيتا في الذاكرة العاملة، وتأثير التخدير على ديناميكيات الموجات) وما لا يزال إطارًا نظريًا يحتاج اختبارًا مباشرًا.
خلاصة عملية: ماذا يعني هذا لنا؟
النظرية التي يطرحها فريق معهد بيكاور تعيد تشكيل الطريقة التي نفهم بها العلاقة بين البنية الفيزيائية للدماغ ووظيفته المعرفية. الدوائر العصبية والمشابك تبقى الأساس الذي يخزّن الذاكرة والمعرفة، لكن السرعة والمرونة التي يتمتع بها التفكير البشري تأتي من طبقة إضافية: الموجات الدماغية التي تنسّق -بأسلوب تناظري لا رقمي- أي أجزاء الدماغ تعمل معًا في كل لحظة. وحين تتعطل هذه الطبقة التنظيمية، كما يحدث تحت تأثير التخدير، يتراجع الوعي نفسه، بغض النظر عن الآلية الكيميائية المحددة للدواء المستخدم.
بالنسبة لأي مهتم بعلم الأعصاب أو الصحة النفسية أو حتى تطوير الذكاء الاصطناعي المستوحى من الدماغ، هذه النظرية تستحق المتابعة عن قرب في السنوات القادمة، خصوصًا حين يبدأ الفريق بنشر الأدلة التجريبية المباشرة التي وعد بها. إن كنت من متابعي أبحاث الدماغ والوعي، تابع نشر الأوراق القادمة من مختبر ميلر في معهد بيكاور، فهي غالبًا ما تُحدث نقلة في فهمنا لكيفية عمل أذهاننا.
رابط المقالة الاصلي من هنا ……..
اقرأ ايضا : إبرة تاب بلوك: كيف تنهي ألم ما بعد العملية دون جرعات مسكنات مكثفة؟
