مقدمة في العلوم العصبية السلوكية

علم الأعصاب السلوكي هو دراسة كيفية توجيه الجهاز العصبي للسلوك لدى البشر والحيوانات. ويستخدم الباحثون في هذا المجال مجموعة متنوعة من الطرق، بدءاً من تقنيات تدريب الحيوانات وصولاً إلى تجارب التصوير العصبي، لدراسة كيفية ارتباط المناطق والشبكات الوظيفية في الدماغ بسلوكيات محددة وحالات مرضية ذات صلة.

سيتناول هذا الفيديو مراجعة موجزة لتاريخ علم الأعصاب السلوكي، ويستعرض الأسئلة الرئيسية التي يطرحها الباحثون في هذا المجال، ويراجع بعض الطرق البارزة المستخدمة للإجابة على تلك الأسئلة، كما سيقدم لمحة عن أنواع التجارب التي تُجرى في مختبرات علم الأعصاب السلوكي اليوم.

لنبدأ بنظرة عامة على بعض المحطات الرئيسية في تاريخ العلوم العصبية السلوكية. في اليونان القديمة، كان أبقراط وأتباعه من أوائل الذين اعتقدوا أن الدماغ هو الذي يتحكم في التفكير البشري.

ثم في عام 1662، طور رينيه ديكارت أحد النماذج الأولى لوصف كيفية تحكم الدماغ في السلوك - حيث افترض أن الروح تتحكم في الجسد من خلال الغدة الصنوبرية.

وقد قدمت القرون القليلة التالية الكثير من الأدلة على خطأ ديكارت. فعلى سبيل المثال، في عام 1848، تعرض رئيس عمال السكك الحديدية فينياس غيج لحادث أدى إلى اختراق قضيب حديدي لجمجمته. لقد نجا غيج، لكنه أظهر تغيرات حادة في الشخصية، مما أثبت أن تضرر الفص الجبهي له تأثير عميق على السلوك.

بعد ذلك، في أواخر القرن التاسع عشر، درس بول بروكا وكارل فيرنيكه مرضى فقدوا قدرتهم على القراءة و/أو التحدث، واكتشفا مناطق في الدماغ مسؤولة عن اللغة، وتعرف الآن بمنطقتي بروكا وفيرنيكه.

لاحقاً، في عام 1890، صرح ويليام جيمس بأنه يجب دراسة علم النفس من خلال البيولوجيا، وتلت ذلك العديد من الاكتشافات الرئيسية في تعديل السلوك. وفي ثلاثينيات القرن العشرين، وبناءً على نصيحة جيمس، طور بي إف سكينر جهازاً يسمى صندوق سكينر، والذي لا يزال يُستخدم لدراسة كيف يمكن للعقاب والمكافأة تعزيز السلوك لدى الحيوانات.

ثم في أواخر القرن العشرين، توفرت تقنيات التصوير العصبي المتقدمة، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي، أو MRI. وفي عام 1990، طور سيجي أوغاوا الطريقة المستخدمة حالياً للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، والتي أحدثت ثورة في مجال العلوم العصبية من خلال السماح للباحثين بتصور نشاط الدماغ بمرور الوقت أثناء أداء مهام معرفية بسيطة.

بعد أن ناقشنا بعض الأحداث الرئيسية في تاريخ العلوم العصبية السلوكية، دعونا نراجع بعض الأسئلة الجوهرية التي يطرحها المختصون في البيولوجيا العصبية للسلوك اليوم. تتضمن هذه الأسئلة جميعها دراسة المترابطات العصبية، أو مناطق محددة في الدماغ يكون تنشيطها مسؤولاً عن وظيفة معينة.

على سبيل المثال، قد يبحث العالم المهتم بآلية تحكم الجهاز العصبي في الحركة في الآليات التي تتحكم في التوازن والتنسيق. وعلى الرغم من ثبوت ارتباط هذه الوظائف بالقشرة الحركية الأولية، والقشرة أمام الحركية، والمخيخ، والمادة السوداء (substantia nigra)، إلا أن العلماء لا يزالون يبحثون في كيفية تمكين الدوائر العصبية داخل كل منطقة وبين هذه المناطق لعملية التنقل.

بدلاً من ذلك، قد يبحث الباحثون في كيفية تقييم الجهاز العصبي للمنبهات وتوجيه السلوك بناءً على هذه المنبهات. وهنا، قد يتساءل الباحثون عن كيفية تأثير الأنواع المختلفة من المكافآت على سلوك الحيوان. إن فهم متى ولماذا تكون مكافآت معينة محفزة قد يساعدنا في معالجة مشكلات مثل الإدمان. وتتمثل المترابطات العصبية للتحفيز والمكافأة في الجهاز الحوفي والمنطقة السقفية البطنية (ventral tegmental area).

ويدرس علماء الأعصاب السلوكيون الآخرون كيف يسمح الجهاز العصبي بالتعلم وتكوين الذاكرة. فعلى سبيل المثال، قد يبحث أحدهم في كيفية إنشاء الدماغ لذكريات متعلقة بالمنبهات المخيفة والاحتفاظ بها، وهو أمر مهم لعلاج اضطرابات ما بعد الصدمة. وترتبط هذه الوظائف عموماً بالحصين واللوزة الدماغية.

وتركز أسئلة رئيسية إضافية على العمليات المعرفية العليا، مثل التعرف على الوجوه. وهنا، قد يبحث الباحث في كيفية استجابة الشخص للوجوه المألوفة مقابل الوجوه الجديدة. وفي البشر، يعتبر "منطقة التعرف على الوجوه المغزلية" (fusiform face area) في التلفيف المغزلي مترابطاً عصبياً خاصاً بالتعرف على الوجوه.

بعد أن استعرضنا بعض الأسئلة الرئيسية التي يطرحها علماء الأعصاب السلوكيون، دعونا نتعمق في بعض الأساليب البارزة المستخدمة لمحاولة الإجابة عليها. تتضمن العديد من المناهج في هذا المجال تجارب سلوكية على الحيوانات، والتي يتم إجراؤها بعد التلاعب بمناطق معينة في الدماغ، وذلك بهدف دراسة الارتباط بين البيولوجيا العصبية والسلوك.

يمكن دراسة عمليات مثل التنقل في الحيوانات باستخدام معدات متخصصة مثل الـ rotarod، وهو عبارة عن قضيب دوار يتطلب من الحيوان التحرك باستمرار لتجنب السقوط، أو غرف تتطلب من الحيوان الوصول إلى الطعام لاختبار البراعة الحركية.

تشمل الأساليب التي تتضمن التعديل السلوكي الإشراط الإجرائي، وقد تستخدم صندوق سكينر (Skinner box) في تجارب الإدارة الذاتية التي تتضمن محفزات مكافئة أو منفرة، مثل الطعام أو العقاقير.

غالبًا ما تعتمد أساليب استقصاء التعلم والذاكرة على المتاهات، مثل تصميمات متاهة T-arm أو متاهة موريس المائية (Morris water maze)، حيث يتعين على الحيوانات العثور على المسار للخروج من الجهاز ثم تذكره.

ومع زيادة تعقيد السلوك قيد الدراسة، تزداد الحاجة إلى مشاركين بشريين. فعلى سبيل المثال، قد تتضمن دراسة العمليات المعرفية العليا، مثل اللغة، أساليب تقيس النشاط العصبي عبر فروة الرأس، مثل تخطيط كهربائية الدماغ (electroencephalography)، والتي يمكن تطبيقها أثناء أداء الشخص لمهمة معرفية محددة.

تُستخدم أيضًا طرق التصوير الوظيفي لدراسة الإدراك البشري، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي أو fMRI. تقيس هذه الطريقة إشارة مرتبطة بتدفق الدم، والتي يمكن بدروها ربطها بالتنشيط العصبي القائم على المهام، مما يؤدي إلى إنتاج خريطة إحصائية لمناطق الدماغ النشطة.

بعد أن استعرضنا بعض الطرق البارزة في العلوم العصبية السلوكية، دعونا نلقي نظرة على بعض تطبيقات تلك التقنيات.

في هذه التجربة، يتم تدريب فأر على أن الضغط المتكرر على رافعة في صندوق سكينر سيؤدي إلى الحصول على مكافأة غذائية. ثم يتم معالجة الحيوان بمواد نشطة عصبياً، مثل هرمون leptin، لتقييم كيفية تأثير التغيرات الناتجة في نشاط الدماغ على الدافع للحصول على الطعام.

أما لدى البشر، فغالباً ما يُستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لدراسة العمليات المعرفية العليا مثل اتخاذ القرار. في هذه الدراسة، طُلب من المشاركين تحديد ما إذا كان نمط من النقاط يتحرك بسرعة أو ببطء أثناء إجراء مسح fMRI.

ويعد تخطيط كهربائية الدماغ، أو EEG، تقنية غير جراحية يمكن استخدامها لدراسة الحالات المرضية، مثل الخرف ومرض Alzheimer. وفي هذه التجارب، يرتدي المشاركون أقطاباً كهربائية غير جراحية على فروة الرأس تقوم بقياس النشاط الكهربائي للدماغ أثناء أداء وظيفة معينة. وقد يكشف التحليل عن أنماط غير طبيعية مرتبطة بأمراض عصبية أو نفسية.

لقد شاهدتم للتو مقدمة JoVE حول العلوم العصبية السلوكية. لقد استعرضنا تاريخاً موجزاً لهذا المجال الدراسي، وتناولنا بعضاً من أسئلته الجوهرية، وناقشنا بعض الطرق البارزة المستخدمة للإجابة على تلك الأسئلة، وفحصنا بعض التطبيقات المحددة لتلك الطرق.

شكراً للمشاهدة!