آليات الدماغ للوعي الواعي: الاكتشاف والنبض والتبديل والموجة

خلاصة

يعد الوعي مجالًا رائعًا لأبحاث علم الأعصاب حيث غالبًا ما يفوق عدد الأسئلة عدد الإجابات. نحن ندعو إلى اتباع نهج منفتح ومتفائل حيث قد توفر الآليات المتقاربة في علم الأعصاب في النهاية فهماً مرضياً للوعي.

علم الأعصاب هو الدراسة العلمية للجهاز العصبي ، والذاكرة هي قدرة مهمة للإنسان. هناك علاقة لا تنفصم بين الاثنين. تظهر نتائج أبحاث علم الأعصاب أن الذاكرة تتحدد ببنية ووظيفة المشابك العصبية بين الخلايا العصبية في الدماغ. لذلك ، يمكننا أن نستنتج: يرتبط علم الأعصاب والذاكرة ارتباطًا وثيقًا.

منحتنا أبحاث علم الأعصاب فهمًا أفضل لكيفية عمل الذاكرة البشرية. ترتبط الخلايا العصبية في أدمغتنا من خلال نقاط الاشتباك العصبي وتنقل المعلومات. تشكل عملية نقل المعلومات وتخزينها ذاكرتنا. لذلك ، لا يمكن أن تساعدنا أبحاث علم الأعصاب في فهم طبيعة الذاكرة بشكل أفضل فحسب ، بل توفر أيضًا طرقًا وأدوات فعالة لتحسين قدرات الذاكرة الفردية.

في الوقت نفسه ، تعتبر الذاكرة أيضًا ذات أهمية كبيرة لأبحاث علم الأعصاب. عندما نفهم الاختلافات في قدرة الذاكرة بين المجموعات السكانية المختلفة ، يمكننا استخدام نتائج علم الأعصاب لإيجاد حلول لتحسين الذاكرة.

من الجدير بالذكر أنه عندما نفهم العلاقة بين علم الأعصاب والذاكرة ، لا ينبغي أن نساوي بين تحسين الذاكرة وتحسين وظيفة الخلايا العصبية. يجب أن نعتبرها عملية شاملة ، بما في ذلك العديد من العوامل ، مثل النظام الغذائي والتمارين الرياضية والنوم وعادات المعيشة الأخرى ، فضلاً عن التواصل بين الأشخاص وأسلوب التعلم والهوايات وما إلى ذلك. لذلك ، من خلال إتقان مهارات الحياة والدراسة ذات الصلة ، يمكننا تحسين ذاكرتنا إلى حد كبير.

إذا أخذنا علم الأعصاب والذاكرة معًا ، فإنهما مرتبطان ارتباطًا وثيقًا. يجب أن نستخدم موقفًا إيجابيًا لفهم العلاقة بين علم الأعصاب والذاكرة ، وتحسين ذاكرتنا ، والحصول على احتياطي معرفة أفضل. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين ذاكرتنا. يمكن لـ Cistanche تحسين ذاكرتنا بشكل كبير لأن Cistanche مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة ، أحدها تحسين الذاكرة. تأتي فعالية اللحم المفروم من مجموعة متنوعة من المكونات النشطة التي يحتوي عليها ، بما في ذلك حمض الكربوكسيل ، والسكريات المتعددة ، والفلافونويد ، وما إلى ذلك. يمكن لهذه المكونات أن تعزز صحة الدماغ من خلال قنوات مختلفة.

انقر لمعرفة المكملات لتحسين الذاكرة

نقوم أولاً بمراجعة العديد من خصائص النشاط العصبي الواعي ، بما في ذلك إشراك أنظمة مخصصة للمحتوى ومستويات الوعي ، وتمييز وتداخل الآليات التي تساهم في الحالات الواعية والوعي الواعي للأحداث العابرة ، والتحولات غير الخطية ومشاركة الشبكات واسعة النطاق ، وأخيرًا الرابطة الزمنية حيث يحدث الإدراك الواعي للأحداث المنفصلة عندما تلتقي آليات الانتباه والذاكرة. تقودنا هذه الاعتبارات والنتائج التجريبية الجديدة إلى اقتراح فرضية شاملة تتضمن أربع مراحل بدأت بعد وقت قصير من تحفيز حسي خارجي: (1) كشف - تكتشف الدوائر القشرية وتحت القشرية الأولية والعالية الحافز وتختاره للإدراك الواعي. (2)

النبض - وهو اندفاع تعديل عصبي عابر وهائل في الإثارة تحت القشرية القشرية والشبكات البارزة يضخم الإشارات التي تمكن الإدراك الواعي من المضي قدمًا. (3)

Switch— يتم إيقاف تشغيل الشبكات التي قد تتداخل مع المعالجة الواعية. (4) تنتج المعالجة المتسلسلة الموجية من خلال مناطق قشرية منخفضة إلى أعلى تراتبية إدراكًا كامل التكوين ، مشفرًا في الذاكرة العاملة الأمامية الجدارية وأنظمة الذاكرة العرضية الزمنية الوسيطة لتقرير لاحق عن التجربة.

يُقصد من إطار العمل المفترض هنا أن يكون غير حصري ويشجع على إضافة آليات أخرى مع مزيد من التقدم. في النهاية ، مثلما تميز العديد من الآليات في علم الأحياء معًا الأشياء الحية من غير الحية ، فإن العديد من الآليات في علم الأعصاب قد تفصل نشاطًا عصبيًا متآزرًا عن الوعي.

الكلمات الدالة

الوعي؛ المهاد. الآليات. انتباه؛ تحت القشرة. ذاكرة.

مقدمة

يتفق معظم الناس على أنه يحدث فرقًا سواء كنت واعيًا أم لا. ومع ذلك ، هناك خلاف واسع النطاق حول ماهية الوعي بالضبط وكيفية تفسيره. يجادل البعض بأن الفهم الحقيقي للوعي يعتمد على التجارب الداخلية ، والتي لا يمكن تفسيرها بالكامل من خلال الأساليب العلمية التي تعتمد بطبيعتها على الملاحظة الخارجية. ومع ذلك ، سنفترض هنا أن علم الأعصاب يمكن أن يقدم رؤى قيمة حول طبيعة الوعي.

مثل الموضوعات الصعبة الأخرى في العلوم ، مثل تعريف الحياة ، سوف نتعامل مع الوعي من خلال وصف خصائصه وخصائصه المهمة بدلاً من السعي إلى تعريف واحد موجز أو بسيط. ربما يكون هذا الثراء والتعقيد الجميل ، المشترك مع ظواهر بيولوجية مهمة أخرى ، هو الذي يخلق الحدس بأن التفسيرات البسيطة أو الجافة للوعي غير مقبولة. الوعي ليس بسيطًا ولكن الدوائر العصبية أو الخلايا العصبية ليست كذلك. نأمل أن يؤدي الفهم والتقدير المتزايد للآليات العصبية المعقدة والأنيقة التي قد تساهم بشكل تآزري في النهاية إلى تفسير علمي عصبي مرضٍ للوعي.

تم تقديم العديد من النظريات لشرح الوعي ، وتمت مناقشتها بالتفصيل في مكان آخر ولن نراجعها هنا (Dehaene 2014 ؛ Koch وآخرون 2016 ؛ Lamme 2006 ؛ Lau و Rosenthal 2011 ؛ Tononi وآخرون 2016). بدلاً من ذلك ، سنبني على العمل السابق لتقديم فرضية جديدة تهدف إلى تجميع آليات متنوعة في علم الأعصاب والتي قد تنتج معًا الوعي. هذا الحساب ليس حصريا. بدلاً من ذلك ، نفترض - مرة أخرى مثل الدراسة البيولوجية للحياة نفسها - أن الوعي يمكن فهمه بشكل أفضل من خلال توليفة تآزرية من آليات معقدة متعددة بدلاً من آلية واحدة بسيطة. سنناقش أولاً العديد من الخصائص والخصائص المهمة للوعي ؛ ثم نقدم فرضية الكشف والنبض والتبديل والموجة لتوحيد هذه الخصائص في سياق النتائج التجريبية الأخيرة ؛ قبل أن تتحول أخيرًا إلى الاتجاهات المستقبلية والأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها.

محتوى الوعي ومستوى الوعي وجهاز الوعي

وصف أخصائيو الأعصاب بلوم وبوسنر (1972) الوعي بأنه يحتوي على مكونين:

1. محتوى الوعي

2. مستوى الوعي

محتوى الوعي هو الركيزة التي يعمل عليها الوعي وتشمل الأنظمة الحسية والحركية والعاطفية والذاكرة المنظمة بشكل هرمي التي تعمل على مستويات متعددة. يشتمل محتوى الوعي على معظم الأنظمة التي تم فحصها بواسطة علم الأعصاب ، بما في ذلك المسارات الحسية والحركية ، والذاكرة ، والعواطف والمحركات ، واللغة ، والوظيفة التنفيذية ، والمعالجة البصرية أو غيرها من العمليات الحسية ، والتخطيط الحركي ، وما إلى ذلك (الشكل 1). يمكن أن يتأثر كل محتوى فردي للوعي بخلل وظيفي بؤري يعطل بشكل انتقائي وحدة معينة بينما يترك الوظائف الأخرى سليمة نسبيًا (Heilman and Valenstein 2003؛ Mesulam 2000). على سبيل المثال ، في حالة تلف المسارات البصرية ، قد يكون لدى الشخص ضعف في الوعي البصري ولكن يمكنه الاستمرار في التمتع بتجارب طبيعية في مجالات أخرى. إذا تعرض شخص ما للضرر في شبكات اللغة ، فقد يتغير وعيه باللغة بينما تستمر التجارب غير اللفظية الأخرى دون عائق.

في المقابل ، غالبًا ما تعمل الأنظمة العصبية التي تتحكم في مستوى الوعي على العديد من محتويات الوعي معًا ، مما ينتج عنه المزيد من التأثيرات العالمية على الوعي (جياسينو وآخرون 2018 ؛ لوريس وآخرون 2015 ؛ بوسنر وآخرون 2019 ؛ شيف 2008). نشير إلى شبكات الدماغ القشرية وتحت القشرية المتخصصة التي تنظم مستوى الوعي كنظام الوعي ، على غرار الأنظمة الوظيفية الرئيسية الأخرى في الدماغ ، مثل النظام الحركي والجهاز الحسي الجسدي وما إلى ذلك (Blumenfeld 2009؛ Fig. 2). يتحكم نظام الوعي في مستوى الوعي وبالتالي ينظم الوصول إلى جميع محتويات الوعي.

يحدث هذا من خلال ثلاث عمليات متميزة ولكنها ذات صلة تحافظ على (1) اليقظة ، (2) الانتباه ، و (3) الوعي بالذات والبيئة (الذاكرة AAA). تشمل شبكات نظام الوعي التي تتحكم في هذه الوظائف جذع الدماغ العلوي ، والمهاد ، والوطاء ، وأنظمة الإثارة القاعدية الأمامية للدماغ (Li and others 2021؛ McCormick and others 2015؛ Motelow and Blumenfeld 2014؛ Parvizi and Damasio 2001؛ Redinbaugh and others 2020؛ Saper وآخرون 2001 ؛ Steriade and McCarley 2010) ، جنبًا إلى جنب مع قشرة الارتباط الوسطية والجانبية ذات الترتيب العالي (Corbetta and Shulman 2002 ؛ Dosenbach وآخرون 2008 ؛ Menon and Uddin 2010 ؛ Raichle and Snyder 2007 ؛ Seeley and others 2007 ؛ انظر الشكل. 2).

قد تلعب الهياكل الأخرى مثل claustrum ، والعقد القاعدية ، والنواة المتكئة ، والمخيخ دورًا أيضًا (Crick and Koch 2005؛ Li and others 2021؛ Middleton and Strick 2000؛ Schiff 2010؛ Schmahmann 2019). تتداخل الشبكات القشرية وتحت القشرية المتنوعة لنظام الوعي في مساهماتها في اليقظة والانتباه والوعي.

على الرغم من أن التشريح العصبي للوعي معروف نسبيًا (Blumenfeld 2015 ؛ الشكل 2) ، تظل الآليات العصبية الفسيولوجية التي تولد الوعي غير مفهومة جيدًا. لفهم فسيولوجيا الوعي ، وكيف تساهم المكونات التشريحية العصبية لنظام الوعي ، من الضروري النظر في كيفية حدوث الوعي بمرور الوقت.

الدول الواعية والأحداث الواعية

حالات الوعي هي حالات يستمر فيها مستوى معين من الوعي لفترة طويلة نسبيًا. تشمل حالات الوعي المختلفة النوم ، والاستيقاظ ، والنعاس ، وزيادة اليقظة ، أو اضطرابات الوعي مثل الغيبوبة ، أو حالة الحد الأدنى من الوعي ، أو نوبات الصرع. تعتمد الحالات الواعية على شبكات نظام الوعي القشرية وتحت القشرية التي تتحكم في مستوى الوعي على مدى فترات طويلة (انظر الشكل 2). على النقيض من ذلك ، في الأحداث الواعية ، يوجد وعي واعٍ أقصر ، عادة لإحساس معين ، أو فعل ، أو فكر ، أو مزيج من هذه الأشياء لتشكيل تجربة. تشير الأعمال الحديثة إلى أن شبكات نظام الوعي القشري تحت القشري المعروف أنها تنظم مستوى الوعي على نطاقات زمنية أطول في الحالات الواعية تتحكم أيضًا ديناميكيًا في مستوى الوعي على نطاقات زمنية أقصر بكثير خلال أحداث وعي قصيرة (Chica and others 2016؛ Kronemer and others 2021) ؛ Li وآخرون 2021 ؛ Sarter and Lustig 2019 ؛ شيف وآخرون 2013 ؛ وارين وآخرون 2015).

الوعي غير خطي ويشتمل على شبكات دماغ واسعة النطاق

هناك خاصيتان مهمتان أخريان للوعي هما اللاخطية ومشاركة الشبكات العصبية واسعة النطاق في الدماغ. تعتبر التحولات اللاخطية بين الحالات الواعية أمرًا شائعًا ، حيث نختبر جميعًا عندما نعود فجأة إلى حالة أكثر يقظة أثناء النعاس أثناء المحاضرة ، أو كما يحدث عند الأشخاص المصابين بالصرع حيث تميل شدة ضعف الوعي أثناء النوبات إلى أن تتوزع نسبيًا.

هناك بالطبع تدرجات في مستوى الوعي ، والوعي ليس بصرامة ظاهرة الكل أو لا شيء. ومع ذلك ، فإن التحولات في مستوى الوعي بين الحالات تميل إلى أن تحدث بطريقة غير خطية (كننغهام وآخرون 2014 ؛ ديل كول وآخرون 2007 ؛ سابر وآخرون 2001). وبالمثل ، فإن العمليات غير الخطية مهمة لتجربة الأحداث الواعية. أظهر العمل الأخير المثير للاهتمام من العديد من المختبرات أنه على الرغم من أن الاستجابات العصبية عند المستويات الأدنى تميل إلى أن تكون متدرجة بشكل أكثر خطيًا استجابة لقوة التحفيز (على سبيل المثال ، الإشارات في القشرة البصرية الأولية) ، فإن الاستجابات العصبية اللاحقة ذات الترتيب الأعلى تكون غير خطية للغاية (Del Cul and others 2007 ؛ فيش وآخرون 2009 ؛ هيرمان وآخرون 2019 ؛ نوي وآخرون 2015 ؛ فان فوغت وآخرون 2018).

ينتج عن هذا إشارات غير خطية في مناطق قشرية عالية الرتبة يتم تضخيمها بشكل كبير للأحداث المدركة بوعي مقابل الأحداث غير المتصورة. بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن كل من الحالات الواعية والأحداث الواعية شبكات عصبية واسعة النطاق في الدماغ. أظهرت العديد من الدراسات المتقاربة للوعي الطبيعي ، وكذلك اضطرابات الوعي ، أن الوعي "كبير" في الدماغ ، مما يعني أنه عندما يحدث الوعي ، فإنه عادة ما يتضمن شبكات قشرية وتحت قشرية موزعة على نطاق واسع في نصفي الكرة الأرضية (Baars 2005؛ Dehaene 2014؛ Koch 2004 ؛ Laureys وآخرون 2015 ؛ Posner وآخرون 2019 ؛ Schiff 2008 ؛ Steriade and McCarley 2005 ؛ Tononi and others 2016). تتماشى مشاركة الشبكة الواسعة للوعي مع أهميتها الوظيفية الحاسمة وفوائد البقاء على قيد الحياة ، مما يوفر القوة والتكرار الذي قد يكون له مزايا تطورية.

الجدول الزمني للوعي

عندما يستخدم الناس كلمة "واعي" في الحديث العام ، فإنهم يقصدون عادةً إما (1) ليس فاقدًا للوعي (أي ليس في غيبوبة أو نوم بلا أحلام) أو (2) وعي واعٍ بشيء ما. الآليات التي تمنع فقدان الوعي وتحافظ على حالة اليقظة الطبيعية أقل إثارة للجدل (Posner and others 2019؛ Steriade and McCarley 2010). لذلك ، سنناقش الآن على وجه التحديد الآليات الأكثر مراوغة للإدراك الواعي بمزيد من التفصيل. سنركز على الإدراك الواعي للأحداث لأنها تمت دراستها بنشاط أكبر. على الرغم من أن الإدراك الواعي في الواقع قد يحدث في سلسلة متصلة (Huk and others 2018) ، ومن الممكن أن تكون مدركًا للأشياء التي لا تحدث في لحظة معينة من الوقت ، فإن إدراك الأحداث المنفصلة أسهل بكثير للدراسة التجريبية . قد يكون الوعي الواعي بالأحداث بمثابة "الإشريكية القولونية لأبحاث الوعي" ، مما يوفر نظامًا نموذجيًا بسيطًا ، مع استقراء النتائج وتفسيرها على نطاق أوسع ، على الرغم من أنه يجب الحفاظ على جميع الاحتياطات المناسبة لمثل هذا النموذج المبسط.

يمكن وصف الأحداث الواعية بأنها تحدث على جدول زمني للوعي (الشكل 3). ميز العديد من الباحثين مؤخرًا بين الآليات العصبية المساهمة في الحدث الواعي نفسه والآليات الأخرى التي قد تسبقه أو تتبعه ولكنها ليست ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، جزءًا من الوعي (Aru and others 2 0 12؛ Pitts and others 2014a؛ تسوتشيا وآخرون 2015). سنستخدم مثال منبه خارجي موجز ، مثل المظهر العابر للوجه في المجال البصري (يمثله السهم الأحمر في الوقت 0 في الشكل 3) ، لمناقشة هذه المفاهيم. قد تساهم السلائف المهمة أو المتطلبات المسبقة للوعي في ما إذا كان الحدث يصل إلى الإدراك الواعي أم لا.

تتضمن بوادر الوعي هذه مستوى اليقظة والإثارة ، اليقظة أو الترقب المتعمد ، التجارب السابقة المتعلقة بحدث قادم ، الحالة التحفيزية ، ومرحلة تذبذبات الدماغ مثل إيقاع ألفا (بولي وآخرون 2007 ؛ غونزاليس غارسيا وآخرون 2018 ؛ ليبت وآخرون 1983 ؛ ماثيوسون وآخرون 2009 ؛ بالفا وآخرون 2005 ؛ ساداغياني وآخرون 2009 ؛ ويارت وتالون بودري 2009). بعد الحدث الواعي ، يمكن أن تحدث عدة عواقب للوعي (انظر الشكل 3).

وتشمل هذه ما يسمى بمعالجة ما بعد الإدراك الحسي ، وترميز المعلومات في أنظمة الذاكرة ، والتحضير لتقارير أو أوصاف لاحقة للتجربة في وقت لاحق (Aru and others 2012؛ Pitts and others 2014a؛ Tsuchiya and others 2015). بين بوادر وعواقب الوعي يكمن الحدث الواعي نفسه ، وربما يستمر في مكان ما بين 200 و 300 مللي ثانية (المدة الدقيقة مثيرة للجدل). يتم تمثيل الحدث الواعي في الشكل 3 بصندوق أخضر بدلاً من الصندوق الأسود الشهير بروح الأمل التي يمكن تفسيرها في النهاية بناءً على علم الأحياء.

الانتباه والذاكرة والوعي الواعي

دعونا نحاول فتح الصندوق الأخضر. سنستخدم مرة أخرى المظهر المختصر للمحفز البصري في الوقت صفر كمثال لحدث واع. ومع ذلك ، يمكن تطبيق نفس المفاهيم على أي محفز حسي خارجي (بصري ، سمعي ، لمسي ، إلخ) ، بالإضافة إلى الحركة الحركية ، أو على الفكر أو الذاكرة أو الشعور الداخلي ، يمكن أن يكون أي منها بمثابة محتويات من الوعي (انظر الشكل 1). كما ناقشنا ، الاستثارة والانتباه ضروريان على الأرجح ، لكنهما ربما لا يكونان كافيين للإدراك الواعي. على طول الخط الزمني للوعي (انظر الشكل 3) ، هناك حاجة إلى الانخراط في الانتباه في وقت التحفيز للحدث المرئي للوصول إلى الإدراك الواعي (Simons and Chabris 1999). بالإضافة إلى الانتباه ، توفر الذاكرة أدلة مهمة حول آليات الوعي.

لكي يتم استخدام الحدث الواعي في العمليات الإدراكية اللاحقة ، يجب أن يدخل مناطق الذاكرة العاملة الأمامية الجدارية الظهرية (Carver and others 2018؛ Goldman-Rakic ​​1996؛ Persuh and others 2018). علاوة على ذلك ، لكي تكون متاحة للتقرير اللاحق كذاكرة عرضية أو تجربة عرضية ، يجب أن تصل إلى دوائر الذاكرة الزمنية الوسطى (Hasabis and others 2007؛ Squire and Wixted 2011؛ ​​Tulving 2002). وبالتالي ، يجب إشراك أنظمة الذاكرة أثناء أو قرب نهاية الحدث الواعي (انظر الشكل 3). وبالتالي ، فإن الصندوق الأخضر أو ​​الحدث الواعي يقع في الصلة أو الانتقال الزمني بين أنظمة الانتباه والذاكرة - أو باختصار ، الوعي هو المكان الذي يلتقي فيه الانتباه بالذاكرة.

ومع ذلك ، لا يتم تذكر جميع الأحداث الواعية. من الممكن أن تكون مدركًا لشيء ما في لحظة ما ولكن لا تتذكره لاحقًا إما بسبب فقدان الذاكرة أو ببساطة بسبب النسيان الطبيعي. لذلك ، فإن الوعي ليس هو نفسه ترميز الذاكرة ولكنه قد يمثل المرحلة التي تسبق تشفير الذاكرة مباشرة ، حيث تصل الذاكرة المحتملة إلى بوابة أنظمة الذاكرة في مناطق مثل الفص الصدغي الإنسي. وبالمثل ، من الممكن إشراك آليات الانتباه دون تكوين تجربة واعية. على سبيل المثال ، يمكن أن تحدث بعض الإجراءات التي تنطوي على اهتمام كبير مثل قيادة السيارة تلقائيًا إلى حد كبير ، حيث تحدث أحداث متعددة لا تصبح جزءًا من الوعي. الوعي الوعي ، لذلك ، ليس مطابقًا للانتباه. هناك حاجة إلى مكونات عصبية إضافية للحدث الذي يلفت الانتباه للوصول أيضًا إلى الوعي الواعي.

كشف ونبض وتبديل وموجة

ماذا يحدث أثناء الانتقال من الانتباه إلى الذاكرة؟ سنقدم الآن إطارًا جديدًا للتحقيق في الأحداث الواعية ، يسمى فرضية الكشف والنبض والتبديل والموجة (الشكل 4). تعتمد الفرضية الحالية على النظريات والنتائج السابقة وتضمينها جنبًا إلى جنب مع العمل الأخير حول علم أعصاب الوعي من مختبري. العودة إلى مثال منبه بصري قصير في الوقت 0 ، بعد فترة وجيزة من المنبه (<100 ms), primary cortices are activated, specifically the visual cortex in this case. To detect the stimulus, signals interact with higher cortical areas including the frontal eye fields and other frontoparietal regions (Bisley and Goldberg 2010; Gregoriou and others 2009; Thompson and Schall 1999) as well as subcortical areas such as the midbrain tectum (Bollimunta and others 2018; Knudsen 2011. see Fig. 4, "Detect"). We recently found support for a rapid early cortical detection network based on human electrocorticography analysis with both visual and auditory stimuli (Christison-Lagay and others 2018; Herman and others 2019; Khalaf and others 2021 [unpublished data]; Kwon and others 2021).

تؤدي المنبهات المكتشفة عن وعي إلى تنفيذ الخطوات الثلاث التالية في غضون 200 إلى 300 مللي ثانية. في أولى هذه الخطوات ، توفر أنظمة الإثارة تحت القشرية نبضًا ديناميكيًا عابرًا يسهل الإشارات القشرية غير الخطية الضخمة اللاحقة اللازمة للوعي (انظر الشكل 4 ، "النبض"). كما ناقشنا ، نظريات أخرى تؤيد "الاشتعال" القشري اللاخطي في الإدراك الواعي. ومع ذلك ، عادةً ما تُعطى أنظمة الاستثارة تحت القشرية دورًا أبطأ وتساهلًا في الاهتمام المستمر. في المقابل ، نفترض أن نبض الاستيقاظ تحت القشري المبكر أو اندفاع التعديل العصبي يعزز الشبكات القشرية ديناميكيًا ، مما يسهل ويضخم مشاركة الدماغ السريعة والواسعة النطاق في الوعي. لقد وجدنا مؤخرًا دليلًا يدعم نبض الاستيقاظ القشري القشري المبكر العابر في الإدراك البصري البشري بناءً على كل من التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي والتسجيلات المباشرة من المهاد البشري (كريستيسون لاغاي وآخرون 2018 ؛ كرونمر وآخرون 2021 ؛ لي وآخرون 2021). لاحظ أن خطوات "الكشف" و "النبض" تتداخل مع شبكات البروز القشرية والقشرية من أسفل إلى أعلى التي سبق وصفها للفت الانتباه (Kinomura and others 1996؛ Menon and Uddin 2010؛ Sarter and Lustig 2019؛ Schiff and others 2013؛ Seeley and others 2007) .

بعد ذلك ، هناك إيقاف للنشاط في شبكات محددة لمنعها من التدخل في المعالجة المستمرة للمحفز الواعي ، في هذه الحالة بما في ذلك القشرة البصرية الأولية ، ومناطق شبكة الكشف الجداري الأمامي ، وشبكة الوضع الافتراضي (انظر الشكل 4). ، "يُحوّل"). نحن نفترض أن مثل هذا الانخفاض في النشاط قد "يقسم" الأحداث الواعية إلى لحظات منفصلة ، أو يخدم وظائف أخرى للتحكم في تدفق المعلومات أو التركيز عليه بشكل انتقائي. على سبيل المثال ، من المعروف أن انخفاض النشاط يحدث في شبكات الوضع الافتراضي في الأوقات التي يتم فيها إيقاف الاهتمام الداخلي وتشغيل الاهتمام الخارجي (Herman and others 2019 ؛ Li and others 2019 ؛ Miller وآخرون 2009 ؛ Ossandón وآخرون 2011 ؛ Raichle and Snyder 2007؛ Singh and Fawcett 2008). بالإضافة إلى الانخفاض المستمر في نشاط شبكة الوضع الافتراضي ، وجدنا مؤخرًا أن المحفزات المرئية المدركة بوعي تؤدي إلى انخفاض عابر في القشرة البصرية الأولية وكذلك في شبكات الكشف ذات الترتيب الأعلى عند حوالي 350 مللي ثانية بعد عرض التحفيز (Herman and others 2019). يتزامن توقيت هذه الانخفاضات مع وميض الانتباه أو فترة الانكسار النفسي ، وبالتالي قد يساهم في الحد من المدخلات التي قد تشتت الانتباه أثناء المعالجة الواعية (Dux and Marois 2009؛ Hindi Attar and others 2010؛ Li and others 2013؛ Sergent and others 2005).

أخيرًا ، تمر موجة واسعة من المعالجة الهرمية عبر المناطق القشرية السفلية إلى الأعلى (بما في ذلك التدفقات المرئية الظهرية والبطنية في هذه الحالة) لمعالجة الحدث بشكل كامل قبل ترميزه في الذاكرة العاملة الأمامية الجدارية وأنظمة الذاكرة العرضية المؤقتة (الشكل 4). ، "موجة"). يمكن اعتبار الأجزاء السابقة من الموجة جزءًا من الحدث الواعي نفسه ؛ ومع ذلك ، فإن المعالجة اللاحقة للإدراك الحسي اللازمة لتشفير الذاكرة الكاملة والتحضير للتقرير اللاحق تمتزج مع العواقب اللاحقة للوعي (الشكل 3). وجدنا موجة من النشاط القشري المتزايد تجتاح من الخلف إلى الأمام من خلال الشبكات القشرية المرتبطة المنظمة بشكل هرمي بمعدل حوالي 150 مم / ثانية بناءً على تسجيلات EEG (تخطيط كهربية الدماغ) داخل الجمجمة مع محفزات بصرية مدركة بوعي (Herman and others 2019). كما لوحظت موجة نشاط شاسعة مماثلة للأمام مع الإدراك الواعي للمحفزات السمعية (Christison-Lagay وآخرون 2018). في كلتا الدراستين ، لم تتم ملاحظة الموجة مع وجود محفزات بصرية أو سمعية متطابقة لم يتم إدراكها بوعي. ومن المثير للاهتمام ، وجدنا أن بعض نشاط الموجات في الشبكات الأمامية الجدارية قد استمر لفترة طويلة بعد انتهاء التحفيز (Herman and others 2019). يشير العمل الأخير مع الرنين المغناطيسي الوظيفي و EEG باستخدام نماذج مستقلة عن التقرير لاختبار الإدراك الواعي إلى أن الأجزاء المبكرة من الموجة مرتبطة بالوعي ، بينما تشارك الأجزاء اللاحقة من الموجة في معالجة ما بعد الإدراك الحسي (Kronemer and others 2021؛ Pitts and آخرون 2014 ب).

أسئلة بلا إجابة والعمل المستقبلي

تهدف فرضية الاكتشاف والنبض والتبديل والموجة إلى تلخيص العديد من الآليات الرئيسية على طول الخط الزمني للوعي ، وملء الفجوة بين السلائف وعواقب الوعي بسلسلة معقولة من الأحداث العصبية. تفي الفرضية بخصائص الوعي التي حددناها ، بما في ذلك الأنظمة المخصصة التي تساهم في محتويات الوعي لطرائق معينة مثل الرؤية والسمع والعمل وما إلى ذلك (الشكل 1) ؛ أنظمة أكثر عمومية تتحكم في مستوى الوعي عبر نظام الوعي (الشكل 2) ؛ تحكم ديناميكي لحظة بلحظة في مستوى الوعي مما يسمح بالوعي الواعي للأحداث المنفصلة ؛ التحولات غير الخطية والتضخيم المؤدي إلى إشراك شبكات الدماغ واسعة النطاق ؛ وتسلسل سريع للآليات العصبية داخل "الصندوق الأخضر" على الخط الزمني للوعي (الشكلان 3 و 4) مما يسمح للانتباه بالتوافق مع الذاكرة.

على الرغم من أن الفرضيات المفصلة والقابلة للاختبار من هذا النوع تقطع شوطًا طويلاً نحو شرح آليات الإدراك الواعي ، لا تزال هناك العديد من الأسئلة المهمة. على سبيل المثال ، تتطلب آليات التشعب الحاسم حيث يدخل الحدث أو لا يدخل إلى الوعي الكثير من التحقيق الإضافي. ومن المثير للاهتمام ، أنه لفترة وجيزة بعد وقوع الأحداث ، من المحتمل أن يظلوا يدخلون في الوعي إذا تم إعادة تركيز الانتباه عليهم (Sperling 1960). يخلق هذا أسئلة مثيرة للاهتمام حول متى يحدث الوعي بالضبط ، وما هي المجموعة الفرعية من المعلومات الموجودة في الدماغ في أي لحظة والتي تمثل الوعي مقابل المادة غير الواعية ، وهي مسألة نقاش مستمر (Aru and Bachmann 2017؛ Mack and others 2018).

والسؤال ذو الصلة هو ما إذا كانت هناك حاجة إلى شكل من أشكال الانعكاس أو ما وراء المعرفة للوعي أم لا (Fleming and others 2012؛ Mazor and others 2020). يفترض البعض أن الوعي يتطلب بناء نموذج إعلامي أو إسناد الانتباه إلى الذات أو للآخرين (Graziano 2020؛ Wilkerson and others 2020). في بعض النواحي ، يكون السؤال تعريفيًا ، مشابهًا للسؤال الشهير حول ما إذا كانت الشجرة التي تسقط في الغابة ولا يوجد أحد حولها تسمع صوتًا. هل يتطلب الإدراك الواعي وعيًا بهذا الإدراك أم لا؟ مرة أخرى قد يكون التوقيت وثيق الصلة بهذا السؤال. من المفترض أن يكون الإدراك البسيط أقرب إلى الحدث ، في حين أن الوعي بالوعي قد يحدث مع بعض التأخير.

دور التكافؤ العاطفي والقيمة ، وربما المشاركة في النبض المعدل أو خطوات أخرى للفرضية الموصوفة أعلاه ، يتطلب أيضًا تحقيقًا إضافيًا مكثفًا. على سبيل المثال ، أظهر العمل الأخير مشاركة النواة المتكئة في الإدراك البصري الواعي (Kronemer and others 2021). على غرار دور العاطفة والتحفيز في الانتباه ، قد تساعد المساهمات الحوفية في تحديد ما هو مهم ، وما هو مهم ، وبالتالي يدخل في الوعي (داماسيو وداماسيو 2021 ؛ رومر تومسن وآخرون 2011).

تعد "مشكلة الربط" مشكلة مهمة لم يتم حلها في أبحاث الوعي ، حيث تسأل كيف ، على سبيل المثال ، عندما تحمل لون برتقالي ، فإن الجوانب المتباينة ، مثل اللون والشعور والرائحة والموقع والوقت ، مرتبطة ببعضها البعض لتشكيل وحدة موحدة تجربة (سنجر 2001). قد تساهم جوانب التبديل والموجة التي تتضمن أنظمة زمنية قشرية وسطية أعلى موصوفة أعلاه في الربط ، لكن التفاصيل تتطلب المزيد من البحث. قد تأتي بعض القرائن من الاضطرابات السريرية مثل متلازمة بالينت حيث يكسر الضرر الجداري الخلفي الجانبي الثنائي الارتباط الطبيعي للتجربة البصرية إلى أجزاء أصغر غير متصلة (Barton 2011).

سؤال مهم آخر هو كيف يمكن للآليات من النوع الموصوف هنا أن تخلق تجربة حية وذاتية وشخصية (منظور "الشخص الأول") للوعي ، لكل من الذات والعالم الخارجي (بلانك وآخرون 2015 ؛ لو وآخرون 2017 ؛ شايفر ونورثوف 2017). مرة أخرى ، قد تأتي بعض القرائن من الاضطرابات السريرية مثل متلازمة hemineglect ، حيث قد يتسبب الضرر - الأكثر شيوعًا في الفص الجداري الأيمن - في عدم وعي الأفراد بالجانب الأيسر بالكامل من الكون ، بما في ذلك الجانب الأيسر من أنفسهم (Heilman وآخرون 2000).

على الرغم من أن الجدول الزمني للوعي هو دليل مفيد للأحداث الخارجية الموجزة ، لا سيما في المجال الحسي ، فإن توقيت وآليات الوعي تصبح أكثر تعقيدًا عندما يفكر المرء في (1) إدراك الأفكار الداخلية حيث يكون توقيت الحدث أقل وضوحًا ؛ (2) إدراك الأفعال الحركية التي قد تحدث فيها بعض جوانب الوعي قبل الحدث الخارجي وبعده ؛ و (3) تجارب طبيعية أكثر استمرارًا حيث يكون التوقيت أقل وضوحًا على النقيض من الأحداث الفردية المنفصلة والبسيطة التي غالبًا ما تُدرس تجريبياً.

سوف يساهم التقدم في العديد من المجالات في الإجابة على هذه الأسئلة في السنوات المقبلة. ستأتي الأفكار من التقدم المثير في علم الأعصاب من الانتباه ، والذاكرة ، والإدراك ، والإثارة ، والعاطفة ، والتحفيز ، واتخاذ القرار ، والوظيفة التنفيذية ، والصور الذهنية ، وغيرها من الموضوعات ذات الصلة ، بما في ذلك البحث الذي يهدف مباشرة إلى دراسة الوعي. يمكن اعتبار الكثير من علم الأعصاب "بحثًا خفيًا للوعي" ، لأن بعض الباحثين يفضلون تجنب مصطلح الوعي ، ومع ذلك لا يزالون يساهمون بطرق مهمة في هذا المجال الرائع من البحث. كما ناقشنا ، نظرًا لأن الوعي مهم جدًا بشكل أساسي ، فمن المحتمل أن يعمل تقارب العديد من الآليات العصبية القوية معًا لتوفير الوعي بدلاً من آلية واحدة. من خلال الاستمرار في السعي إلى فهم أفضل للدماغ ، نأمل أن نقترب أكثر من شرح العلاقة بين نشاط الدماغ والفكر الواعي ، والذي يعد أحد الألغاز العظيمة المتبقية للعلم الحديث.

التمويل

كشف المؤلف (المؤلفون) عن تلقي الدعم المالي التالي للبحث والتأليف و / أو نشر هذه المقالة: تم دعم هذا العمل بواسطة NIH / NINDS UG3 / UH3 NS112826 ، R37 NS100901 ، R01 NS066974 ، R01 NS096088 ، R01 NS055829 ، من قبل مؤسسة Loughridge Williams وعائلة Betsy و Jonathan Blattmachr.

مراجع

Aru J، Bachmann T. 2017. التوقع يخلق شيئًا من لا شيء: إعادة النظر في دور الانتباه في الذاكرة الأيقونية. وعي Cogn 53: 203-10. [في النشر: 28687418]

2.Aru J، Bachmann T، Singer W، Melloni L. 2012. تقطير الارتباطات العصبية للوعي. نيوروسسي بيوبيهاف القس 36: 737–46. [PubMed: 22192881]

3. Baars BJ. 2005. نظرية مساحة العمل العالمية للوعي: نحو علم الأعصاب الإدراكي للتجربة البشرية. Prog Brain Res 150: 45–53. [PubMed: 16186014]

4. بارتون جيه. 2011. اضطرابات المعالجة البصرية العليا. Handb Clin Neurol 102: 223–61. [PubMed: 21601069]

5.Bisley JW، Goldberg ME. 2010. الاهتمام والنية والأولوية في الفص الجداري. Annu Rev Neurosci 33: 1–21. [PubMed: 20192813]

6.Blanke O ، Slater M ، Serino A. 2015. المبادئ السلوكية والعصبية والحاسوبية للوعي الذاتي الجسدي. الخلايا العصبية 88: 145–66. [PubMed: 26447578]

7. Blumenfeld H 2009. الصرع والوعي. في: Laureys S، Tononi G، eds. علم الأعصاب للوعي: علم الأعصاب الإدراكي وعلم الأمراض العصبية. الصحافة الأكاديمية. ص. 15-30.

8. بلومنفيلد H 2015. الأساس التشريحي العصبي للوعي. في: Gosseries O ، Laureys S ، Tononi G ، محرران. علم أعصاب الوعي. الطبعة الثانية. إلسفير.

9. Blumenfeld H 2022. علم التشريح العصبي من خلال الحالات السريرية. الطبعة الثالثة. سيناوير أسوشيتس ، مطبعة جامعة أكسفورد.

10- بوليمونتا أ ، بوغادي أر ، كراوزليس آر جيه. 2018. مقارنة مساهمات مجال العين الأمامية ومساهمات الأكيمة المتفوقة للاهتمام المكاني السري. نات كومون 9: 3553. [في النشر: 30177726]

11- بولي إم ، بالتو إي ، شناكرز سي ، ديجويلدر سي ، مونين جي ، لوكسن إيه ، وآخرين. 2007. تقلبات نشاط الدماغ الأساسي تتنبأ بالإدراك الحسي الجسدي لدى البشر. Proc Natl Acad Sci الولايات المتحدة 104: 12187–92. [في النشر: 17616583]

12.Carver FW ، Rubinstein DY ، Gerlich AH ، Fradkin SI ، Holroyd T ، Coppola R. 2018. جاما قبل الجبهية أثناء مهمة الذاكرة العاملة بالتخطيط الدماغي المغناطيسي. Hum Brain Mapp 40: 1774–85. [PubMed: 30556224]

13.Chica AB، Bayle DJ، Botta F، Bartolomeo P، Paz-Alonso PM. 2016. التفاعلات بين التنبيه المرحلي والوعي في الشبكة الأمامية للولادة. ممثل العلوم 6: 31868. [PubMed: 27555378]

14- كريستسون لاغاي كوالا لمبور ، ميسك سي ، كرونمر إس آي ، فورمان إس ، أكسين إم ، عبد العاطي ، وآخرون. 2018. التحقيق في الإدراك السمعي الواعي مع مهمة عتبة و EEG داخل الجمجمة. Soc Neurosci Abstracts 2018، Abstract No. 78907.

15.كوربيتا إم ، شولمان جي إل. 2002. السيطرة على الانتباه الموجه نحو الهدف والمحفز في الدماغ. نات ريف نيوروسسي 3: 201-15. [PubMed: 11994752]

For more information:1950477648nn@gmail.com