الكشف عن معاني الكلمات في وميض خلايا الدماغ الفردية
مصر:إيهاب محمد زايد
من نقل تعليمات دقيقة إلى استحضار عوالم جديدة بالكامل، تعد الكلمات ومعانيها أمرًا أساسيًا لوجودنا كبشر. لكن كيفية قيام العديد من الخلايا التي تشكل الدماغ البشري بأخذ الأصوات أو الرموز المجردة وتحويلها إلى شيء له معنى، ظل لغزا منذ فترة طويلة.
التقنيات الجديدة التي يمكنها تتبع نشاط الدماغ وصولاً إلى خلية عصبية واحدة تكشف الآن بالضبط أين تحدث هذه الترجمة الصوتية داخل أذهاننا.
يقول زيف ويليامز، عالم الأعصاب بجامعة هارفارد: “يمتلك البشر قدرة استثنائية على استخلاص المعنى الدقيق من خلال اللغة – عندما نستمع إلى الكلام، يمكننا فهم معاني ما يصل إلى عشرات الآلاف من الكلمات ونقوم بذلك بسلاسة عبر مفاهيم وموضوعات متنوعة بشكل ملحوظ”. .
“أردنا… أن نجد كيف يتمكن البشر من معالجة مثل هذه المعاني المتنوعة أثناء الكلام الطبيعي والتي من خلالها نتمكن من فهم معاني الكلمات بسرعة عبر مجموعة واسعة من الجمل والقصص والسرد.”
استخدم علماء الأعصاب محسن جمالي وبنجامين جرانان وزملاؤهم من جامعة هارفارد مصفوفات أقطاب كهربائية دقيقة من التنغستن والبكسلات العصبية لتسجيل نشاط الدماغ على المستوى الخلوي في قشرة الفص الجبهي لـ 13 مشاركًا أثناء استماعهم إلى جمل وقصص فردية.
لقد تطلب الأمر تسجيل عدد قليل من الخلايا العصبية بشكل مدهش في هذا الجزء من الدماغ – وهو جزء يشارك في تكوين الكلام والذاكرة العاملة – حتى يتمكن الباحثون من “قراءة العقل” بشكل فضفاض للمعاني العامة في أنماط النشاط الخلوي.
كشفت التسجيلات أن الكلمات التي تشترك في معاني متشابهة مثل المعكرونة والبيتزا تخلق أنماطًا مماثلة من النشاط داخل أدمغة المشاركين وأن هذه الأنماط تختلف بشكل كبير عند سماع كلمات لها معاني مختلفة مثل البط والقهوة.
“لقد وجدنا أنه في حين أن بعض الخلايا العصبية تنشط بشكل تفضيلي عندما يسمع الناس كلمات مثل ركض أو قفز، والتي تعكس الأفعال، فإن الخلايا العصبية الأخرى تنشط بشكل تفضيلي عند سماع الكلمات التي لها دلالات عاطفية، مثل سعيد أو حزين”، يوضح ويليامز.
“عند النظر إلى جميع الخلايا العصبية معًا، يمكننا البدء في بناء صورة تفصيلية لكيفية تمثيل معاني الكلمات في الدماغ.”
علاوة على ذلك، فإن أنماط نشاط الخلايا العصبية في الاستجابة لصوت الكلمة تعتمد على ما جاء قبلها وما بعدها أيضًا.
“بدلاً من مجرد الاستجابة للكلمات كتمثيلات ثابتة للذاكرة المخزنة، يبدو أن هذه الخلايا العصبية تمثل معاني الكلمات بشكل تكيفي بطريقة تعتمد على السياق أثناء معالجة الكلام الطبيعي”، كما كتب الفريق في ورقتهم البحثية.
هذا هو ما يسمح لنا بالتمييز بين الكلمات المتجانسة – الكلمات التي لها نفس النطق ولكن لها معاني مختلفة مثل “أنا” و”عين”.
وحدد الباحثون أيضًا تلميحات للتسلسلات الهرمية التي من شأنها أن تسمح لنا بالانتقال بسرعة من خلال الكلمات ذات المعاني المماثلة التي نسمعها.
يقول ويليامز: “من خلال القدرة على فك تشفير معنى الكلمة من خلال أنشطة أعداد صغيرة من خلايا الدماغ، قد يكون من الممكن التنبؤ، بدرجة معينة من التفصيل، بما يستمع إليه شخص ما أو يفكر فيه”.
“قد يسمح لنا أيضًا بتطوير واجهات بين الدماغ والآلة في المستقبل والتي يمكن أن تمكن الأفراد الذين يعانون من حالات مثل الشلل الحركي أو السكتة الدماغية من التواصل بشكل أكثر فعالية.”
يحرص الباحثون الآن على استكشاف ما إذا كانت خرائط المعنى التي اكتشفوها في أدمغتنا تظل متشابهة في الاستجابة للكلمات المكتوبة أو الصور أو حتى اللغات المختلفة، بالإضافة إلى الأجزاء الأخرى من الدماغ التي قد تكون متورطة.
وقد نشر هذا البحث في مجلة الطبيعة.
