“أكل” أم “هروب”؟ NTHU يكشف الشفرة الشمية لدماغ ذبابة الفاكهة

(SeaPRwire) –   سينشيو، تايوان، 15 أغسطس 2025 – قاد مدير مركز أبحاث الدماغ في National Tsing Hua University (NTHU) في تايوان، آن-شين تشيانغ (江安世)، وأستاذ معهد علم الأعصاب النظمي، تشونغ-تشوان لو (羅中泉)، وأستاذ كرسي متميز في قسم الفيزياء، تينغ-كو لي (李定國)، فريقًا متعدد التخصصات كشف عن كيفية اتخاذ ذباب الفاكهة (*Drosophila melanogaster*) قرارًا سريعًا إما “الأكل” أو “الهروب”. وجدت الدراسة أن أدمغتهم تنقل إشارات شمية عبر شبكة عصبية هجينة، باستخدام ما يسمى بالخلايا العصبية العامة لمعالجة الروائح الشائعة مثل الفيرومونات والروائح الزهرية، والخلايا العصبية المتخصصة للتعامل مع الروائح الأكثر أهمية المتعلقة بالغذاء.

اعتقد العلماء ذات مرة أن الاتصال العصبي في دماغ ذبابة الفاكهة كان عشوائيًا. ومع ذلك، اكتشف آن-شين تشيانغ أن هذه الاتصالات لا تشمل فقط مكونات عشوائية ولكن أيضًا تتميز بـ “خطوط متخصصة” مخصصة – مسارات دقيقة وفعالة مسؤولة عن معالجة المعلومات الأكثر أهمية. تسلط النتائج ضوءًا جديدًا على آليات الحوسبة العصبية لأدمغة الحشرات وقد تمهد الطريق لتطبيقات مستقبلية تربط بين علم الدماغ والذكاء الاصطناعي. نُشر البحث مؤخرًا في *Science Advances*، وهي مجلة دولية رائدة.

يقع الجسم الفطري في مركز دماغ ذبابة الفاكهة، وهو المحور الحاسم لمعالجة المعلومات الحسية ودعم التعلم والذاكرة. على مدى العقدين الماضيين، كان لدى العلماء وجهات نظر مختلفة حول الاتصال العصبي للجسم الفطري. قام ريتشارد أكسل الحائز على جائزة نوبل (2004، علم وظائف الأعضاء أو الطب) بتحليل ما يقرب من 10٪ من الخلايا العصبية ذات الصلة وخلص إلى أن الاتصالات العصبية كانت عشوائية. من ناحية أخرى، جادل آن-شين تشيانغ بأنه قد تكون هناك أنماط محددة من الاتصال داخل دماغ ذبابة الفاكهة.

قاد تشيانغ، عالم الأعصاب الشهير وعضو الأكاديمية سينيكا، فريقًا بحثيًا في NTHU استخدم تحليل الاتصال العصبي، وتكنولوجيا التصوير في الجسم الحي، والمحاكاة الحاسوبية لدراسة مجموعة بيانات نصف الدماغ. اكتشف الفريق أن الاتصال بين الأعصاب الشمية والخلايا العصبية المركزية ليس عشوائيًا تمامًا ولا نمطيًا تمامًا، ولكنه يتبع نمطًا هجينًا يجمع بين الميزات العشوائية والنمطية. تُظهر المجموعات العصبية المحددة تفضيلات واضحة لشركاء الاتصال، وتشفر الروائح المختلفة من خلال أنماط منتشرة ومتقاربة، مما يوازن بين حساسية وتنوع التعرف على الروائح.

يعمل الجسم الفطري في دماغ ذبابة الفاكهة مثل وحدة معالجة مركزية (CPU) مصغرة، حيث يدمج أنواعًا مختلفة من المدخلات الحسية لمساعدة ذبابة الفاكهة في اتخاذ القرارات في البيئات المعقدة، مثل تجنب المخاطر أو العثور على الطعام أو تحديد مكان رفيق.

وجد فريق البحث في NTHU أن الخلايا العصبية الشمية لذبابة الفاكهة تنقسم إلى نوعين وظيفيين: “متخصصون” و “عموميون”. يمكن للخلايا العصبية العامة أن تستجيب لمجموعة واسعة من الروائح – بما في ذلك الطعام والفيرومونات والزهور والأشجار – وتنشر الإشارات إلى دوائر عصبية متعددة في وقت واحد، مثل الإرسال اللاسلكي. في المقابل، تدير الخلايا العصبية المتخصصة فقط الروائح الرئيسية، مثل تلك المرتبطة بالأطعمة مثل الفاكهة. إنها تعمل بشكل أشبه بخط هاتف مخصص، حيث تركز المعلومات الرئيسية مباشرة على الخلايا العصبية المخصصة.

أوضح البروفيسور تشونغ-تشوان لو، من معهد علم الأعصاب النظمي، كذلك أن الاتصالات العصبية الهجينة في ذباب الفاكهة تشبه كلمة مرور قوية – كلمة مرور تمزج بين العشوائية والنظام. قال لو: “تمامًا مثل الطريقة التي تجمع بها كلمة المرور المثالية بين الكلمات المألوفة والأحرف العشوائية، مثل إضافة أرقام أو رموز إلى الاسم، قد يبدو الهيكل غير منطقي في البداية، ولكنه سهل التذكر ويصعب فك شفرته”.

أشار آن-شين تشيانغ إلى أن اكتشاف الاتصالات العصبية الهجينة في ذباب الفاكهة، والتي تجمع بين الميزات العشوائية والمنظمة، يسلط الضوء على كيفية توزيع الدماغ ودمج المعلومات. ومن المتوقع أيضًا أن يقدم رؤى جديدة حول علاج الأمراض العصبية التنكسية مثل الخرف ومرض باركنسون، فضلاً عن توفير الإلهام لتصميم وتطبيق شبكات الذكاء الاصطناعي العصبية.

المؤلفان الأولان للورقة البحثية هما لي-شان تشنغ (鄭力珊)، طالبة ماجستير من قسم الفيزياء، وتشنغ-تشي تشانغ (強敬哲)، طالب دكتوراه في معهد علم الأعصاب النظمي. المؤلفون المراسلون هم الأستاذ المتميز آن-شين تشيانغ، والبروفيسور تشونغ-تشوان لو، والأستاذ المتميز في قسم الفيزياء تينغ-كو لي. يضم فريق البحث في NTHU أيضًا كوان-لين فنغ (馮冠霖)، باحث ما بعد الدكتوراه في مركز أبحاث الدماغ، وروي-هوانغ تشن (陳瑞煌)، طالب دكتوراه في قسم علم الأعصاب. كان فنغ مسؤولاً عن دراسة بيولوجيا وسلوك ذباب الفاكهة، بينما استخدم تشن تجارب التصوير الوظيفي لمراقبة كيفية انتقال المعلومات الشمية في الشبكات العصبية.

أشار آن-شين تشيانغ إلى أن لي-شان تشنغ وتشنغ-تشي تشانغ قادا التحليل النظري الأساسي للفريق، بينما كان روي-هوانغ تشن وكوان-لين فنغ هما العالمان المسؤولان عن الاختبار التجريبي. قال تشيانغ: “يكمن مفتاح كشف الاتصال العصبي لذباب الفاكهة في الجمع بين التعاون متعدد التخصصات في الفيزياء وعلم الأعصاب والبحث السلوكي”.

بدأ مختبر الدماغ والذكاء التابع لـ NTHU البحث في الاتصالات العصبية لذبابة الفاكهة بالتعاون مع China Medical University (CMU) في تايوان، والمعاهد الوطنية لأبحاث الصحة، والأكاديمية سينيكا، ومعهد كافلي للدماغ والعقل في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو. تلقى المشروع دعمًا من وزارة التعليم في تايوان، والمجلس الوطني للعلوم والتكنولوجيا (NSTC)، ومؤسسة Peng للتعليم والرعاية الاجتماعية.

الاتصال:
　هولي هسوه
　NTHU
　(886)3-5162006
　hoyu@mx.nthu.edu.tw

قاد مدير مركز أبحاث الدماغ في NTHU، آن-شين تشيانغ (江安世، في الأمام على اليمين)، والبروفيسور تشونغ-تشوان لو (羅中泉، في الأمام على اليسار) من معهد علم الأعصاب النظمي فريقًا متعدد التخصصات لفك شفرة دماغ ذبابة الفاكهة. ضم الفريق روي-هوانغ تشن (陳瑞煌، من الخلف على اليسار)، طالب دكتوراه في معهد علم الأعصاب النظمي التابع لـ NTHU؛ لي-شان تشنغ (鄭力珊)، طالبة ماجستير في قسم الفيزياء التابع لـ NTHU؛ تشنغ-تشي تشانغ (強敬哲)، طالب دكتوراه من معهد علم الأعصاب النظمي؛ وغوان-لين فنغ (馮冠霖)، باحث ما بعد الدكتوراه في مركز أبحاث الدماغ. (الصورة: National Tsing Hua University)

“`