الربط العصبي

علم النفس الجشطالتي مجالٌ ارتبط ارتباطًا وثيقًا بالترابط العصبي، وذلك بفضل تطوره في فهم كيفية إدراك الدماغ للأشياء، وتفاعله مع المحفزات ، ثم استجابته على مستوى شامل. ونظرًا لأهمية علم النفس الجشطالتي، أصبح مفهوم "التجميع" جزءًا أساسيًا من فهم الترابط العصبي. وقد ركز العلماء الذين دعموا هذه النظرية بشكل أساسي على فكرة أن آليات الدماغ تعمل بشكل لا واعٍ.

أصبح مفهوم "التجميع" ذا أهمية بالغة في الربط العصبي، وذلك بفضل الدراسات التي أُجريت على نشاط موجات غاما في الدماغ. فمن خلال تسجيل نشاط الخلايا العصبية المفردة، تمكن العلماء من قياس النشاط العصبي التذبذبي ، ما ساهم في تحسين فهمهم لتجميع أو اقتران الخلايا العصبية. وبالتالي، يرتبط هذا الاقتران بعلم النفس الغشتالتي ونظريته القائلة بأن الأشياء تُرى بمعزل عن أجزائها المنفصلة، ​​وبصورة أشمل. وقد أفادت دراسة أجراها غراي، وكونيغ، وإنجل، وسينغر عام 1989، أنه عند دراسة خلايا القشرة البصرية ، كان للضوء المتحرك في اتجاهين متعاكسين ارتباط ضعيف ببعضه البعض. ^{[ 4 ]} ومع ذلك، عندما وُجهت أشعة الضوء في الاتجاه نفسه، ازداد الارتباط قوة. وتشير ورقة بحثية تناولت هذه الفكرة إلى أنه "لم يُلاحظ وجود نشاط مرتبط إلا عندما استجابت الخلايا لجوانب مختلفة من نفس "الغشتالت"". كما فحصت دراسات أخرى، باستخدام تخطيط كهربية الدماغ من فروة رأس الإنسان، نشاط موجات غاما، موضحةً كيف بدت المحفزات متوافقة مع الربط ما قبل الانتباهي. ^{[ 5 ]}

في المقابل، اعتقدت مجموعة أخرى من العلماء (تريسمان وجيلاد) أن هذه الآليات لا تعمل بشكل تلقائي. فقد افترضوا أنه لكي تحدث روابط صحيحة، لا بد من وجود انتباه. ومن هنا، أطلقوا على نظريتهم اسم "الربط الانتباهي". وتتلخص فكرة الربط الانتباهي في أنه عندما يركز الشخص انتباهه على شيء ذي سمات متعددة، فإنه يطور بمرور الوقت تمثيلاً متماسكاً لهذا الشيء وخصائصه. ويمكن تخزين هذه الخصائص، بعد معالجتها من خلال الانتباه، في الذاكرة قصيرة المدى أو كذكريات عرضية . ^{[ 5 ]}

أثار ل. تشين تباينًا آخر مع التركيز النفسي للجشطالت في الربط العصبي. يؤكد تشين أن فكرة المحلية-العالمية في الجشطالت لا تكفي لتفسير المعالجة العصبية. وبدلًا من ذلك، يستخدم تشين فكرة أن الإدراك يعتمد على " ثوابت طوبولوجية تصف الإمكانية الهندسية لتكوين المحفز بأكمله". الفكرة هنا هي أن النظر إلى جسم معين يُنشئ محفزًا يُطلق بدوره مجموعة من المحفزات المتعلقة بذلك الجسم، ثم يتم التعرف على الجسم. ^{[ 5 ]}

الرد على فكرة تشين هو أنه بما أن لكل جسم مجموعته الخاصة من الخلايا العصبية، فلن يكون هناك مساحة كافية في الدماغ لجميع المسارات العصبية المناسبة. ببساطة، لا يمكن لهذه النسبة 1:1 أن تدعم الآليات المعقدة العديدة للدماغ البشري.

لاحقًا، نُشرت المزيد من الكتابات حول الربط ما قبل الانتباهي. ورغم أنها لم تُركز كثيرًا على علم نفس الجشطالت، إلا أنها كانت مهمة لفكرة ما قبل الانتباه في الدماغ. ومن بين هذه الإضافات إلى هذه النظرية ما قدمه دنكان وهمفريز، حيث ذكرا أن بعض أنواع السمات، عند محاولة تكوين الصورة، تتنافس فيما بينها على "مرحلة التعرف على الأشياء ذات القدرة المحدودة". وهذا يعني أن أجزاءً معينة من الشيء لها طرق متعددة للظهور في الدماغ. ويتنافس كل نوع من السمات مع الأنواع الأخرى، محاولًا أن يصبح السمة التي تُعرض للفرد. وهذا يُفسر فهم كيفية رؤية كل شخص للشيء ككل بشكل مختلف عن شخص آخر، كما أنهم يرون وظيفته الكلية على نطاق مختلف تمامًا. ^{[ 5 ]}

وقد طرح أكسينتييفيتش وإليوت وباربر فكرة التجميع التفاضلي هذه أيضاً. تستند نظريتهم إلى تصورات مختلفة للفضاء الهندسي، والتي يمكن أن توفر "نقطة انطلاق لاستكشاف منهجي للخصائص الذاتية لفئات معينة من ظواهر التجميع البصرية والسمعية، مثل الحركة الظاهرية، والتجميع ضمن شاشات عرض ثنائية الأبعاد ثابتة، والتدفق السمعي". توضح هذه الفكرة كيف يدرك الناس المختلفون الفضاء الهندسي، مما قد يؤدي إلى تدفقات سمعية وبصرية مختلفة. ^{[ 5 ]}

لفرضية الربط الزمني تاريخ في علم الأعصاب يعود إلى أوائل ثمانينيات القرن العشرين على الأقل. فقد اقترح كريستوف فون دير مالسبورغ أن الخلايا العصبية تحمل إشارتين متميزتين، إحداهما ترميز معدل تقليدي يتعلق بـ"فعالية" السمة التي تشفرها، والأخرى تُنقل على شكل تنسيق النبضات بين مجموعات الخلايا العصبية. ^{[ 6 ]} وبعد عقد من الزمن، طور فرانسيس كريك وكريستوف كوخ النموذج بشكل أكبر من خلال شرح تزامن الخلايا العصبية البعيدة بواسطة تذبذبات موجات غاما العابرة الموجهة بالانتباه. ^{[ 7 ]} وبحلول عام 1995، أثبت فرانسيسكو فاريلا أهمية دور الطور التذبذبي في اقتران مجموعات الخلايا العصبية. ^{[ 8 ]}

طُرحت فرضية الربط الزمني لأول مرة كوسيلة لمعالجة مشكلة الربط العصبي التوافقية، والتي تُبرز العدد الهائل من الروابط التي يجب أن تنشأ بين الخلايا العصبية ذات الوظائف والارتباطات المتداخلة لتحقيق درجة التعقيد الملحوظة في الربط العصبي. وتحتفظ النماذج الحديثة التي يجري تطويرها حاليًا ببنية التزامن الزمني نظرًا لهذه الميزة الهامة، فضلًا عن الدعم التجريبي القوي لوجود تذبذبات دماغية شاملة.

نشاط نطاق جاما

لقد لوحظ على نطاق واسع أن مجموعات الخلايا العصبية الموزعة تتذبذب ضمن نطاق ترددات جاما  (عادة ما بين 30-80 هرتز).

وقد أدرجت بعض النماذج الحديثة نظرية الكم كمكون من مكونات الديناميكيات العصبية الكامنة وراء الارتباط نظرًا للقوة التفسيرية القوية لميكانيكا الكم وادعائها بعدم كفاية النماذج الحالية لشرح تعقيد آلية الارتباط.

في عام ٢٠٠١، طوّر دا روشا نموذجًا استند إلى البنية الأساسية لفرضية الربط الزمني، حيث يُعدّ التزامن الطوري العالمي آليةً رئيسيةً لتوزيع المعلومات، لكنه شدّد على أهمية الحوسبة الكمومية التي تُجرى على المستوى المحلي. ^{[ ٣ ]} يصوّر نموذجه مستقبل NMDA ككاشف للتزامن، كما هو مقترح في نظريات أخرى. هذه آلية فيزيولوجية وُجّهت إليها انتقادات لغيابها عن نظرية الربط الزمني الكاملة السابقة. ^{[ ٩ ]}

تحاول العديد من النظريات غير الزمنية الحفاظ على مفهوم كلاسيكي أكثر لإشارات الخلايا العصبية قائم على البنى الهرمية . ويعتمد هذا على تقارب الإشارات على دوائر عصبية محددة، بالإضافة إلى التوجيه الديناميكي لمسارات الإشارات عبر تجميعات فرعية حسابية متخصصة.

قد تكون هذه النماذج عرضةً لمشاكل التوافق والاتصال، والتي تنشأ كنتيجة طبيعية للاعتماد كليًا على التواصل المباشر للمعلومات التقليدية عبر ترميز معدل النبضات . كما تتطلب هذه النماذج توجيهًا ودمجًا سلسًا للإشارات، وهو ما يفترض وجود وحدة تحكم (يُقترح أن تكون نوى الوسادة ^{[ 27 ]} ) أو آلية للتجميع الذاتي التلقائي للمجموعات العصبية.

تركزت معظم الأدلة التجريبية على الربط العصبي تقليديًا على الوعي الحسي. يتحقق الوعي الحسي من خلال دمج الأشياء معًا عبر إدراكها إدراكيًا، ثم تقسيمها لتكوين صورة متكاملة. ونظرًا لوجود عدد لا نهائي من الاحتمالات في إدراك أي شيء، فقد كان هذا مجالًا فريدًا للدراسة. إن الطريقة التي يجمع بها الدماغ الأشياء معًا عبر الشبكات مهمة ليس فقط في الإدراك الكلي، بل أيضًا في عملية التقسيم. يرتبط جزء كبير من الوعي الحسي بأخذ جزء واحد من مكونات الشيء، ثم ربط خصائصه الكاملة ليدرك الدماغ الشيء في صورته النهائية.

أُجريت معظم الأبحاث لفهم تجزئة الصور وكيفية إدراك الدماغ للأشياء من خلال دراسة القطط. ومن أهم نتائج هذه الأبحاث فهم موجات غاما التي تتذبذب بتردد 40  هرتز. استُخلصت هذه المعلومات من دراسة أُجريت على القشرة البصرية للقطط، حيث أظهرت أن الخلايا العصبية القشرية تستجيب بشكل مختلف للأجسام ذات المواقع المختلفة. تراوحت  معدلات إطلاق هذه الخلايا العصبية بين 40 و60 هرتز، وأظهرت الملاحظة أنها تُطلق إشاراتها بشكل متزامن عند رؤية أجزاء مختلفة من الجسم. تشير هذه الاستجابات المتناسقة إلى أن الدماغ يقوم بنوع من الترميز، حيث يجمع خلايا عصبية معينة معًا لتكوين شكل الجسم. ولأن الدماغ يجمع هذه الأجزاء المُجزأة دون إشراف، فإن هذا يتوافق بشكل كبير مع العديد من الفلاسفة (مثل سيغموند فرويد ) الذين يُنظّرون لوجود عقل لا شعوري كامن يُساعد في تشكيل كل جانب من جوانب عمليات التفكير الواعي لدينا. ^{[ 28 ]}

لكي تتحد هذه الإشارات المتعددة من مناطق مختلفة في حدث خارجي محدد، لا بد من مساعدة من المهاد الظهري . لم يُثبت بعد ما إذا كان المهاد الظهري هو المنظم الرئيسي، ولكنه يتوافق مع الخصائص المحددة لجمع النشاط العصبي والتنسيق السريع بين ما يحدث داخل الدماغ وخارجه. تستطيع المنطقة المهادية القشرية، وهي المنطقة داخل وحول المهاد الظهري، توليد تذبذبات سريعة في جهد غشاء الخلية تعتمد على الجهد، مما يسمح لها بالاستجابة السريعة للرسائل الواردة. يُفترض أن أنواع القنوات التي تغطي هذه المنطقة هي قنوات غاباوية . ولأن الوعي الحسي يحتاج إلى أن يكون سريعًا، فإن عتبة الصوديوم والبوتاسيوم في هذه المنطقة منخفضة للغاية. ^{[ 28 ]}

اقترح فرانسيس كريك وكريستوف كوخ أن النشاط العصبي المحدد يمكن أن يحفز الذاكرة قصيرة المدى، مما يشكل وعيًا مستمرًا وديناميكيًا.

يرتبط الربط المعرفي بحالات الوعي البشري المختلفة . ومن أكثر حالات الوعي دراسةً اليقظة ونوم حركة العين السريعة . وقد أظهرت دراسات عديدة، من الناحية الفيزيولوجية الكهربائية، تشابهًا كبيرًا بين هاتين الحالتين. دفع هذا بعض منظري الربط العصبي إلى دراسة أنماط الوعي المعرفي في كل حالة. بل إن بعض الملاحظات دفعت هؤلاء العلماء إلى افتراض أنه نظرًا لقلة العمليات المعرفية أثناء نوم حركة العين السريعة، فإن زيادة الاستجابات المهادية القشرية تدل على حدوث عمليات معالجة في حالة ما قبل الوعي أثناء اليقظة. ^{[ 29 ]}

يُعدّ المهاد والقشرة الدماغية من السمات التشريحية المهمة في الوعي الإدراكي والحسي. ويُعتبر فهم كيفية عمل هذه الخلايا العصبية وتفاعلها مع بعضها البعض في كلتا الحالتين (حركة العين السريعة واليقظة) أمرًا بالغ الأهمية لفهم الوعي وعلاقته بالترابط العصبي.

في حالة اليقظة، يتأثر النشاط العصبي لدى الحيوانات بالتغيرات التي تطرأ على البيئة المحيطة. وتُشكل هذه التغيرات البيئية نوعًا من الضغط على الدماغ، بحيث تتكيف الخلايا العصبية الحسية، عند تنشيطها بشكل متزامن، مع الحالة الجديدة. ويمكن بعد ذلك نقل هذه الحالة الجديدة إلى الحصين، حيث تُخزن لاستخدامها لاحقًا. وكما ذكر جيمس نيومان وأنتوني أ. غريس في مقالتهما "الربط عبر الزمن"، فإن هذه الفكرة تُطرح على النحو التالي: "يُعد الحصين المستقبل الرئيسي للمخرجات من الفص الصدغي السفلي، ومن المعروف أنه الركيزة الأساسية لترسيخ الذاكرة العاملة وتحويلها إلى ذاكرة عرضية طويلة الأمد ." ^{[ 30 ]}

يُستخدم تسجيل "الحلقات" بعد ذلك في "التدفق"، والذي يمكن أن يتم عبر التحكم الانتقائي في بعض المعلومات التي تعود إلى الوعي الحسي. ولن يكون تدفق وبناء الذكريات العرضية ممكنًا لولا الربط العصبي الذي يربط لا شعوريًا بين التذبذبين المتزامنين.

يمكن أن يساعد اقتران هذه التذبذبات في إدخال المعلومات الحسية الصحيحة. إذا لم تكن هذه التذبذبات المقترنة جديدة، فسيكون من السهل فهم هذه الإشارات العصبية. أما إذا كانت إشارات عصبية جديدة، فسيتعين على الدماغ التكيف مع هذا الفهم الجديد. ^{[ 30 ]}

في نوم حركة العين السريعة، يكمن الاختلاف الجوهري الوحيد عن حالة اليقظة في أن الدماغ لا يُظهر نفس القدر من الإشارات الحسية التي يُظهرها في حالة اليقظة، لذا فإن الوعي الإدراكي يكون أقل في هذه المرحلة، على الرغم من أن نشاط "عين الدماغ" لا يزال كبيرًا جدًا ومماثلًا لحالة اليقظة. وقد أظهرت الدراسات أن هناك  إشارات تذبذبية بتردد 40 هرتز تحدث أثناء النوم. وتعود هذه الإشارات إلى المحفزات المُدركة التي تحدث في الأحلام. ^{[ 30 ]}

يجادل أوبيتز بأن ربط مناطق الدماغ المختلفة يتم بوساطة الحصين . تتميز الروابط العلائقية، أو العلاقات بين الأشياء والمفاهيم والذكريات المنفصلة، ​​بمرونة عالية، إذ يمكن دمج العناصر المستهدفة بطرق عديدة للتعامل مع الموقف الراهن، ويضمن الحصين ترتيب هذه الأجزاء في وحدة متماسكة. ^{[ 31 ]} وقد ثبت تورط الحصين، على وجه الخصوص، في الربط المرتبط بالذاكرة العرضية ، والذاكرة العاملة ، واكتساب اللغة . ويرى أوبيتز أن هذا التفسير منطقي لأن الحصين يستوفي جميع معايير ملاءمة تنظيم الروابط العلائقية، وبناءً على أنماط نشاطه، فمن المرجح أنه يشارك في هذه العملية.

أشار العديد من الباحثين إلى وجود صلة سريرية بين صعوبات الربط العصبي واضطرابات طيف التوحد . ^{[ 32 ]} وقد افترض الباحثون وجود مستوى من ضعف الترابط بين مناطق معينة في دماغ المصابين بالتوحد، وتحديدًا تلك المناطق المسؤولة عن الإدراك الاجتماعي . كما يفترضون أيضًا وجود فرط في الترابط داخل تجمعات معينة من الخلايا العصبية. وقد أشار الباحثون إلى أن هذه المشكلات المتعلقة بتماسك الشبكات العصبية تُؤدي إلى ظهور أعراض التوحد المميزة، وهي ضعف الإدراك الاجتماعي/التفاعلات الاجتماعية والسلوكيات المتكررة.

هناك دليل رئيسي يشير إلى وجود خلل في الترابط العصبي لدى المصابين بالتوحد. من المعروف أن أدمغة المصابين بالتوحد تتطور بسرعة كبيرة في المراحل المبكرة من العمر، مما قد يُسبب مشاكل في نمو الروابط القشرية. وقد طُرحت فرضية أن هذا التطور المبكر المفرط قد يكون سببًا لضعف الترابط العصبي في التوحد. وتتفق دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الموزون بالانتشار لأدمغة المصابين بالتوحد مع هذه الفكرة، إذ تُظهر انخفاضًا في التغليف المياليني (انظر: الميالين ) في مناطق الدماغ المسؤولة عن الإدراك الاجتماعي ونظرية العقل ، أو قدرة الفرد على فهم ما قد يفكر فيه الآخرون. وهذا يُقدم دليلًا إضافيًا على ضعف الترابط العصبي في دماغ المصابين بالتوحد.

من المحتمل أيضًا أن تؤدي مشاكل الربط إلى حالة عقلية متشرذمة تميز مرض الفصام . يعاني مرضى الفصام من "تفكك الوعي" الذي يشمل الهلوسة والأوهام واضطراب التفكير بشكل عام. يُفترض أن هذا الاضطراب العقلي ناتج عن خلل عصبي كامن بسبب الربط غير المنتظم، والذي يتفاقم بفعل حدوث عمليات عقلية معقدة في هذه الحالة المضطربة. ^{[ 33 ]} يمكن اعتبار هذا في جوهره زيادة مرضية في التعقيد العصبي للدماغ. تتوافق أعراض الانفصال والكلام غير المنظم المرتبطة بالفصام مع هذه الفكرة. من المحتمل أيضًا أن يؤدي الربط غير المنتظم بين آليات تنظيم الدماغ إلى نقص في التنشيط المتزامن لشبكاته العصبية.

إنّ فهمًا أعمق للآليات الكامنة وراء الوعي على المستوى البيوكيميائي له آثار عملية تمتد لتشمل تطوير مخدرات أكثر فعالية وموثوقية . ^{[ 3 ]} تُعدّ هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لدراسة الوعي نظرًا لقدرة المخدر المعروفة على إحداث فقدان للوعي. غالبًا ما يحدث هذا في لحظة واحدة، مما يُوحي بانهيار التماسك الواعي. يُعدّ ستيوارت هاميروف طبيب تخدير بارزًا يُروّج لهذه الطريقة في تطوير علم الوعي.