رسم باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) خريطة لدائرة دماغية كانت مهملة سابقًا تغير كيفية معالجة المعلومات البصرية بناءً على مستوى الإثارة والحركة لدى الحيوان. في دراسة على الفئران، أظهروا أن القشرة الجبهية الأمامية ترسل إشارات تغذية راجعة متخصصة إلى المناطق البصرية والحركية، مما يشد أو يخفف التمثيلات البصرية وفقًا للحالة السلوكية، كما ورد في مجلة Neuron.
الرؤية ليست مجرد تسجيل سلبي للعالم الخارجي بل تشكلها الحالات الداخلية بنشاط، وفقًا لبحث جديد من MIT.
في عمل ملخص من قبل Picower Institute في MIT، يبلغ الدراسة أن القشرة الجبهية الأمامية —مركز رئيسي للسيطرة التنفيذية— ترسل إشارات مخصصة إلى القشرة البصرية الأولية (VISp) والقشرة الحركية الأولية (MOp) في الفئران.
تعدل هذه الإشارات كيفية عمل تلك المناطق بناءً على عوامل مثل مدى يقظة الحيوان وما إذا كان يتحرك، إما بحدة أو تخفيف التفاصيل البصرية لتحديد أولوية المعلومات ذات الصلة.
ركز الفريق، بقيادة الباحثة ما بعد الدكتوراه Sofie Ährlund-Richter، والمؤلف الأول الأقدم Mriganka Sur، أستاذ Paul and Lilah Newton في The Picower Institute for Learning and Memory وكلية العلوم الدماغية والمعرفية في MIT، على منطقتين فرعيتين جبهيتين أماميتين: القشرة الأمامية الحوفية (ORB) والمنطقة الحزامية الأمامية (ACA).
وفقًا لتقرير ScienceDaily عن العمل، ينقل كل من ORB وACA معلومات حول الإثارة والحركة إلى VISp وMOp، لكن تأثيراتهما تختلف. زادت الإثارة العالية من ميل ACA لمساعدة VISp على حدة التمثيلات البصرية، خاصة للمحفزات الأكثر عدم يقينًا أو أصعب في الكشف. أصبحت ORB مؤثرة فقط عندما تكون الإثارة عالية جدًا، ويبدو أن مشاركتها تقلل من وضوح ترميز الرؤية، مما قد يخفف الاستجابات للمحفزات القوية لكن الأقل صلة.
"هاتان المنطقتان الفرعيتان من PFC يوازنان بعضهما البعض نوعًا ما"، قالت Ährlund-Richter. "بينما تعزز إحداهما المحفزات التي قد تكون أكثر عدم يقينًا أو أصعب في الكشف، تخفف الأخرى المحفزات القوية التي قد تكون غير ذات صلة."
لرسم خرائط هذه المسارات، أجرت Ährlund-Richter تتبعًا تشريحيًا مفصلًا للاتصالات من ACA وORB إلى VISp وMOp. في تجارب إضافية، ركضت الفئران على عجلة أثناء مشاهدة صور مهيكلة أو أفلام طبيعية عند مستويات تباين مختلفة، واستخدمت نفخات هواء قصيرة لزيادة الإثارة.
خلال هذه المهام، سجل الباحثون النشاط العصبي في ACA وORB وVISp وMOp، مع التركيز بشكل خاص على الإشارات التي تسافر على طول الألياف العصبية التي تربط المناطق الجبهية الأمامية والخلفية. أظهر عمل التتبع أن ACA وORB تتواصلان كل منهما مع أنواع متعددة من الخلايا في مناطق هدفهما وتتبعان أنماطًا مكانية متميزة: في VISp، استهدفت ACA بشكل أساسي الطبقة 6، بينما تواصلت ORB بشكل رئيسي مع الخلايا العصبية في الطبقة 5.
عندما فحص الفريق المعلومات المرسلة والنشاط العصبي، برزت عدة أنماط. نقلت الخلايا العصبية في ACA معلومات بصرية أكثر تفصيلاً من خلايا ORB وكانت أكثر استجابة للتغييرات في التباين. تتبعت نشاط ACA أيضًا مستوى الإثارة عن كثب، بينما استجابت ORB فقط عندما يصل الإثارة إلى عتبة عالية نسبيًا. عند الإشارة إلى MOp، حملت كلتا المنطقتين الجبهيتين الأماميتين معلومات عن سرعة الركض؛ عند الإشارة إلى VISp، أشارتا إلى ما إذا كان الفأر يتحرك أو ساكنًا، كما حملتا إشارات متعلقة بالإثارة وكمية صغيرة من التفاصيل البصرية إلى MOp.
لاختبار كيف تشكل هذه التواصل معالجة الرؤية، منعت العلماء مؤقتًا مسارات التغذية الراجعة من ACA وORB إلى VISp ثم قاست استجابة الخلايا العصبية في VISp في غياب تلك المدخلات. وجدوا أن ACA وORB مارستا تأثيرات محددة ومتعارضة على ترميز الرؤية تعتمد على حركة الفأر ومستوى إثارتها.
"هذه هي الخاتمة الرئيسية لهذه الورقة: هناك إسقاطات مستهدفة لتأثير مستهدف"، قال Sur في حساب Picower Institute عن النتائج. يكتب المؤلفون أن بياناتهم تدعم نموذجًا للتغذية الراجعة الجبهية الأمامية متخصص على مستوى كل من المناطق الفرعية الجبهية الأمامية وأهدافها، مما يسمح لكل منطقة بتشكيل نشاط القشرة المحدد للهدف بشكل انتقائي بدلاً من تعديله عالميًا.
بالإضافة إلى Ährlund-Richter وSur، شمل فريق البحث Yuma Osako وKyle R. Jenks وEmma Odom وHaoyang Huang وDon B. Arnold. وفقًا لملخص ScienceDaily، دعم العمل زمالة ما بعد الدكتوراه من مؤسسات Wenner-Gren والمعهد الوطني للصحة ومؤسسة Freedom Together.
نُشر الدراسة بعنوان "Distinct roles of prefrontal subregion feedback to the primary visual cortex across behavioral states" في Neuron في عام 2025.