ضبط الخلايا العصبية

في علم الأعصاب ، يشير مصطلح "التكيف العصبي" إلى الخاصية المفترضة لخلايا الدماغ ، والتي بموجبها تمثل بشكل انتقائي نوعًا معينًا من المعلومات الحسية أو الترابطية أو الحركية أو المعرفية . وقد افترضت بعض الدراسات أن بعض الاستجابات العصبية تُضبط على النحو الأمثل لأنماط محددة من خلال الخبرة . ^{[ 1 ]} يمكن أن يكون التكيف العصبي قويًا ودقيقًا، كما هو ملاحظ في القشرة البصرية الأولية (المنطقة V1)، ^{[ 2 ]} أو ضعيفًا وواسعًا، كما هو ملاحظ في المجموعات العصبية . ويُفترض أن الخلايا العصبية المفردة تُضبط في آن واحد على عدة طرائق حسية، مثل البصرية والسمعية والشمية . وغالبًا ما يُفترض أن الخلايا العصبية التي يُفترض أنها مضبوطة على إشارات مختلفة تُدمج المعلومات من مصادر مختلفة. وفي النماذج الحسابية المسماة بالشبكات العصبية ، يُعد هذا التكامل المبدأ الأساسي لعملها. يمكن رؤية أفضل الأمثلة على ضبط الخلايا العصبية في الأنظمة البصرية والسمعية والشمية والحسية الجسدية والذاكرة ، على الرغم من أن تعميم ادعاءات ضبط الخلايا العصبية لا يزال موضع تساؤل بسبب العدد القليل من المحفزات التي تم اختبارها.

Accepted neuronal tuning models suggest that neurons respond to different degrees based on the similarity between the optimal stimulus of the neuron and the given stimulus.^[3] (Teller (1984), however, has challenged the "detector" view of neurons on logical grounds)^[4] The first major evidence of neuronal tuning in the visual system was provided by Hubel and Wiesel in 1959.^[5] They discovered that oriented slits of light were the most effective (of a very small set tested) stimuli for striate cortex “simple cell” neurons.^[6] Other neurons, “complex cells," responded best to lines of a certain orientation moving in a specific direction.^[5] Overall, the V1 neurons were found to be selectively tuned to certain orientations, sizes, positions, and forms.^[5] Hubel and Wiesel won the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1981 for their discoveries concerning information processing in the visual system.^[7] (More recently, Carandini et al (2005) have pointed out that the distinction between "simple" and "complex" cells may not be a valid one, observing that "simple and complex cells may not form a dichotomy at all."^[2])

While these simple cells in V1 respond to oriented bars through small receptive fields, the optimal visual stimulus becomes increasing complex as one moves toward the anterior of the brain.^[8] Neurons in area V4 are selectively tuned to different wavelengths, hues, and saturations of color.^[9] The middle temporal or area V5 is specifically tuned to the speed and direction of moving stimuli.^[9] At the apex of the ventral stream called the inferotemporal cortex, neurons became tuned to complex stimuli, such as faces.^[8] The specific tuning of intermediate neurons in the ventral stream is less clear, because the range of form variety that can be utilized for probing is nearly infinite.^[10]

في الجزء الأمامي من المسار البطني ، يبدو أن مناطق مختلفة مُهيأة بشكل انتقائي لتحديد أجزاء الجسم ( منطقة الجسم خارج القشرة المخططة )، والوجوه ( منطقة الوجه المغزلية ) (وفقًا لدراسة حديثة لآدمسون وتروياني (2018)، تستجيب مناطق منطقة الوجه المغزلية بالتساوي لكلمة "طعام")، ^{[ 11 ]} والأجسام المتحركة ( التلم الصدغي العلوي الخلفي )، أو حتى المشاهد ( منطقة المكان المجاورة للحصين ). ^{[ 9 ]} يتطلب الضبط العصبي في هذه المناطق تمييزًا دقيقًا بين الأنماط المعقدة في كل فئة ذات صلة بالتعرف على الأشياء . ^{[ 10 ]} تشير النتائج الحديثة إلى أن هذا التمييز الدقيق هو دالة للخبرة ومستوى التصنيف الفردي للمثيرات. على وجه التحديد، أجرى غوتييه وآخرون (2001) دراسة أظهرت تنشيط منطقة الوجه المغزلية (FFA) للطيور لدى خبراء الطيور وللسيارات لدى خبراء السيارات عند مقارنتها بالمثيرات المعاكسة. ^{[ 12 ]} استخدم غوتييه وآخرون (2002) فئة جديدة من الأشياء تُسمى "غريبلز" ودربوا أشخاصًا على التعرف عليها على المستوى الفردي. ^{[ 13 ]} بعد التدريب، تم ضبط منطقة التعرف على الوجوه (FFA) للتمييز بين هذه الفئة من الأشياء والوجوه. ^{[ 13 ]} وبالمثل، درب كوران وآخرون (2002) أشخاصًا على فئة أقل تنظيمًا من الأشياء تُسمى "بلوبز" وأظهروا تنشيطًا انتقائيًا لمنطقة التعرف على الوجوه (FFA) لها. ^{[ 14 ]} بشكل عام، يمكن ضبط الخلايا العصبية للتمييز بشكل انتقائي بين مجموعات معينة من المحفزات التي يتم التعرض لها بانتظام في العالم.

تُصبح الخلايا العصبية في أنظمة أخرى مُهيأة بشكل انتقائي للمؤثرات. ففي الجهاز السمعي ، قد تستجيب خلايا عصبية مختلفة بشكل انتقائي لتردد الصوت ( حدة الصوت )، وسعته (شدته)، و/أو تعقيده (فرادته). ^{[ 9 ]} وفي الجهاز الشمي ، قد تكون الخلايا العصبية مُهيأة لأنواع معينة من الروائح. ^{[ 9 ]} وفي الجهاز الذوقي ، قد تستجيب خلايا عصبية مختلفة بشكل انتقائي لمكونات مختلفة من الطعام: الحلو، والحامض، والمالح، والمر. ^{[ 9 ]} وفي الجهاز الحسي الجسدي ، قد تكون الخلايا العصبية مُهيأة بشكل انتقائي لأنواع مختلفة من الضغط، ودرجة الحرارة، ووضع الجسم، والألم. ^{[ 9 ]} كما يُوفر هذا التهيؤ في الجهاز الحسي الجسدي تغذية راجعة للجهاز الحركي، بحيث يُمكنه بدوره ضبط الخلايا العصبية بشكل انتقائي للاستجابة بطرق محددة لمؤثرات معينة. ^{[ 9 ]} وأخيرًا، يتطلب ترميز المعلومات وتخزينها في كل من الذاكرة قصيرة المدى والذاكرة طويلة المدى ضبط الخلايا العصبية بطرق معقدة بحيث يمكن استرجاع المعلومات لاحقًا. ^{[ 9 ]}