المسار العصبي للمعلومات البصرية: من العين إلى القشرة البصرية

مرحبًا بالجميع، مرحبًا بكم في علم الأعصاب لمدة 10 دقائق. في هذه الحلقة، سأغطي مسار المعلومات البصرية عبر الدماغ بدءًا من العين وانتهاءً بالقشرة البصرية والمناطق المحيطة بها.

ستكون هذه نظرة عامة جدًا، وسأركز على مسار المعلومات المرئية أكثر من التركيز على معالجة تلك المعلومات، ولكن يجب أن يكون هذا بمثابة مقدمة جيدة للطريقة التي تنتقل بها المعلومات المرئية من العين عبر الدماغ .

بالطبع، الرؤية تبدأ بالعين، لكن الجانب العصبي للرؤية يبدأ فعليًا بالشبكية، وهي البنية العصبية للعين والمحددة باللون الأزرق هنا. ومع ذلك، تساعد المكونات الأخرى للعين في تكوين صورة مركزة على شبكية العين.

يتم تحقيق ذلك إلى حد كبير من خلال تصرفات القرنية والعدسة. القرنية عبارة عن طبقة شفافة في الجزء الأمامي من العين تسمح بدخول الضوء إلى العين. كما أنه ينحني أو ينكسر أشعة الضوء لتوجيه الضوء إلى شبكية العين.

كما تساعد العدسة على توجيه الضوء على شبكية العين. تتمتع بقدرة انكسار أقل من القرنية، ولكنها تتمتع بميزة تتمثل في إمكانية تعديل شكلها بواسطة عضلات في العين تسمى العضلات الهدبية، ويمكن أن يساعد تغيير شكل

العدسة في الحفاظ على التركيز للأشياء الأقرب أو البعيدة . مع تقدم الأشخاص في السن، تصبح عدساتهم أقل مرونة وأقل قدرة على تغيير الشكل للتركيز على الأشياء القريبة؛ ولهذا السبب يميل الناس إلى الحاجة إلى نظارات القراءة عندما يكبرون

. يمكن تعديل حجم البؤبؤ، أي الفتحة الموجودة في منتصف القزحية، وهي الجزء الملون من عينك، لتنظيم كمية الضوء التي تصل إلى شبكية العين.

على سبيل المثال، هناك عضلات في القزحية تتسبب في اتساع حدقة العين (أو فتحها أكثر) في حالات الإضاءة المنخفضة، والانقباض في بيئة ذات مستويات أعلى من الإضاءة لأنها لا تحتاج إلى السماح بدخول قدر كبير من الضوء. هذا النوع من البيئة.

شبكية العين هي بنية عصبية، وهي في الواقع جزء من الجهاز العصبي المركزي . وتتمثل وظيفتها الرئيسية في اكتشاف الضوء واستخدام هذا الضوء لإنتاج

إشارات كهربائية وكيميائية يمكن لبقية الجهاز العصبي فهمها. يمكنك أن ترى هنا لقطة مقربة لقسم من شبكية العين، وعلى الرغم من وجود أكثر من 1000 نوع مختلف من الخلايا العصبية في الجهاز العصبي، إلا أنه يوجد فقط 5 أنواع أساسية من الخلايا العصبية

في شبكية العين، وتقع تلك الخلايا العصبية في طبقات متميزة. لذا، على الرغم من وجود مئات الملايين من الخلايا العصبية في شبكية العين، إلا أن الأمر بسيط نسبيًا من الناحية التشريحية مقارنة ببقية الجهاز العصبي.

وقد ساعدنا هذا على تطوير فهم أفضل للرؤية مقارنة بأي نظام حسي آخر. من المثير للدهشة أن طبقة الشبكية الموجودة في الجزء الخلفي من العين هي الطبقة التي تحتوي على مستقبلات ضوئية، وهي الخلايا المسؤولة عن تحويل الطاقة الضوئية إلى

إشارات كهروكيميائية، وهي عملية تعرف باسم النقل الضوئي. موقع المستقبلات الضوئية مثير للدهشة لأنه يبدو من غير البديهي وجود خلايا كاشفة للضوء في الجزء الخلفي من شبكية العين، لذا يجب أن ينتقل الضوء عبر

العين ثم عبر عدة طبقات من الخلايا للوصول إلى المستقبلات الضوئية، ولكن يُعتقد أن يعد موقعها استراتيجيًا بمعنى أنها بجوار طبقة من شبكية العين تسمى الظهارة الصبغية، وتساعد خلايا الظهارة الصبغية

في الحفاظ على الخلايا المستقبلة للضوء وإبقائها تعمل بشكل صحيح. هناك نوعان رئيسيان من الخلايا المستقبلة للضوء: العصي والمخاريط، والتي تمت تسميتها حسب شكلها كما ترون هنا.

هذه الخلايا المستقبلة للضوء هي الموقع الذي تبدأ فيه الرؤية بالفعل؛ يحتوي كل منها على مئات الأقراص القادرة على امتصاص فوتونات الضوء، ويتسبب امتصاص الفوتونات في تغيير المستقبلات الضوئية لمستويات إطلاق الناقلات العصبية من أجل نقل المعلومات حول

المشهد البصري. العصي والمخاريط لها تخصصات وظيفية مختلفة؛ إنهم يشاركون في جوانب مختلفة من الرؤية.

أولاً، تمكننا المخاريط من رؤية اللون، في حين أن العصي لا توفر لنا إدراك اللون. العصي أيضًا حساسة جدًا للضوء ولها دقة مكانية منخفضة، مما يعني أنها ليست جيدة في رؤية التفاصيل.

من ناحية أخرى، المخاريط ليست حساسة جدًا للضوء ولها دقة مكانية عالية، لذا فهي توفر لنا حدة بصرية أعلى. في ظروف الإضاءة المنخفضة، يتم تنشيط القضبان فقط.

وهذا يجعل الأمر أكثر صعوبة بالنسبة لنا في تحديد التفاصيل عندما يكون هناك القليل من الضوء بسبب ضعف الدقة المكانية للقضبان، ويعني ذلك أيضًا أنه في الضوء الخافت لا يمكننا إدراك اللون.

عندما تزداد مستويات الإضاءة، تتوقف العصي في نهاية المطاف عن الاستجابة وتفشل في نقل المعلومات. بشكل أساسي، تؤدي حساسيتهم العالية للضوء إلى المبالغة في تحفيزهم، أو تشبعهم كما يطلق عليه غالبًا، في مواقف الإضاءة العادية مثل ضوء الشمس أو حتى الإضاءة الداخلية النموذجية.

لذلك، في تلك الظروف، تكون المخاريط هي المستقبل الضوئي المهيمن في تحديد كيفية رؤيتنا. من المثير للدهشة، أنه على الرغم من أن المخاريط تتوسط الإدراك في مواقف الضوء النموذجية، إلا أن عدد العصي في شبكية العين أكبر بكثير

من عدد المخاريط. يوجد في مكان ما حوالي 90 مليون قضيب وحوالي أربعة ملايين ونصف مخروط فقط. ومع ذلك، هناك جزء واحد من شبكية العين، وهي منطقة تسمى النقرة، حيث يوجد عدد من المخاريط أكثر من العصي.

في الواقع، في مركز النقرة، والتي تسمى النقرة، لا توجد عصيات على الإطلاق. بسبب محتواها العالي من المخروط، فإن النقرة هي جزء من شبكية العين الذي يتمتع بالقدرة

على الرؤية بأعلى حدة. وهذا يجعلنا نحرك أعيننا دون وعي حتى تصل المعلومات المرئية المهمة إلى النقرة، لأن هذا هو الجزء من أعيننا الأكثر قدرة على تمييز التفاصيل المهمة.

عندما تمتص المستقبلات الضوئية الفوتونات، فإنها تسبب تغيرات في كمية الناقلات العصبية التي تطلقها هذه الخلايا، وهذا يؤثر على نشاط الطبقة التالية من الخلايا: الخلايا ثنائية القطب.

تقوم الخلايا ثنائية القطب بتمرير إشارات حول الضوء المدرك إلى الطبقة التالية من الخلايا، والتي تسمى الخلايا العقدية، وستحمل هذه الخلايا المعلومات البصرية إلى الدماغ. سنتحدث أكثر عن ذلك بعد قليل، لكني أريد أن أذكر

النوعين الرئيسيين الآخرين من الخلايا في شبكية العين: الخلايا الأفقية والخلايا عديمة الاستطالة. تحتوي الخلايا الأفقية على تشعبات تنتشر أفقيًا وتتصل بخلايا مستقبلة للضوء متعددة.

تعدل الخلايا الأفقية وظيفة الخلايا المستقبلة للضوء للقيام بأشياء مثل تعزيز التباين والتكيف مع التغيرات في ظروف الإضاءة، من بين أشياء أخرى. تتلامس الخلايا عديمة الاستطالة مع الخلايا ثنائية القطب، والخلايا العقدية، وغيرها من الخلايا عديمة الاستطالة،

ولديها أيضًا عدد من الوظائف، ولكن مثل الخلايا الأفقية، يُعتقد عمومًا أنها تشارك في تحسين الإشارة البصرية من خلال قدرتها على تعديل وظائف خلايا الشبكية الأخرى.

لذا فإن الخلايا الأفقية وعديم الاستطالة تشارك في المعالجة المبكرة جدًا للمعلومات المرئية. لكن معظم المعالجة البصرية تحدث في الدماغ، لذلك يجب نقل المعلومات من شبكية العين من العين إلى الدماغ.

يتم تحقيق ذلك عن طريق الخلايا العقدية، التي تترك محاورها العين في حزمة في منطقة تسمى القرص البصري. نظرًا لأن القرص البصري هو المنطقة التي تترك فيها الخلايا العقدية العين، وهي في الأساس

تحتاج إلى مكان يمكن أن تخرج منه من العين، فلا توجد مستقبلات ضوئية هناك. لذلك، يؤدي هذا إلى إنشاء منطقة صغيرة حيث لا نتلقى أي معلومات مرئية، أو نقطة عمياء.

ومن المثير للدهشة أننا لا نلاحظ هذه النقطة العمياء في مشهدنا البصري لأن الدماغ يملأها بمعلومات من مستقبلات ضوئية أخرى. إذا كنت تجد صعوبة في تصديق أن لديك نقطة عمياء موجودة دائمًا في مجال رؤيتك

، فانقر على هذا الرابط أعلاه لتجربة سريعة وبسيطة تثبت وجود النقطة العمياء لديك. تشكل الخلايا العقدية التي تغادر العين العصب البصري، وهو أحد أعصابنا القحفية.

يمتد العصب البصري إلى هذه المنطقة الواقعة أسفل منطقة ما تحت المهاد مباشرة والتي تسمى التصالب البصري. عند التصالب البصري، يعبر حوالي 60% من المحاور العصبية من العصب البصري إلى

الجانب الآخر من الدماغ، بينما يبقى الباقي على الجانب الذي نشأت منه. تعبر الألياف القادمة من الجزء الأنفي من الشبكية – الجزء الأقرب إلى الأنف – إلى الجانب الآخر، أو تتقاطع، في حين أن الألياف القادمة من الجزء الصدغي من

الشبكية – الجزء الأقرب إلى الصدغ – لا تعبر. عبور. والنتيجة هي أن جميع المعلومات الواردة من المجال البصري الأيمن تنتهي بالانتقال إلى الجانب الأيسر من الدماغ، والعكس صحيح.

بعد التصالب البصري، لم تعد الألياف البصرية تسمى العصب البصري، بل أصبحت تسمى الآن الجهاز البصري. تمتد المسالك البصرية إلى مناطق متعددة.

على سبيل المثال، تذهب بعض الألياف إلى منطقة في جذع الدماغ تسمى pretectum، والتي تشارك في عدد من الوظائف البصرية مثل منعكس الحدقة للضوء، والذي يتسبب في انقباض حدقة العين عندما تكون هناك إضاءة أكبر في بيئتك.

وتذهب ألياف أخرى إلى منطقة ما تحت المهاد تسمى النواة فوق التصالبية؛ تساعد هذه النواة في الحفاظ على الإيقاع اليومي أو اليومي وتستخدم المعلومات حول الضوء في البيئة للمساعدة في القيام بذلك.

وتذهب ألياف أخرى إلى الأكيمة العلوية، وهي منطقة في جذع الدماغ تساعد، من بين أمور أخرى، على تنسيق حركات الرأس والعين للتركيز على الأشياء محل الاهتمام في المجال البصري.

ومع ذلك، فإن معظم الألياف الموجودة في السبيل البصري تنتهي في نواة في المهاد تسمى النواة الركبية الجانبية، وهناك واحدة منها على كل جانب من الدماغ هنا. هنا، تتشابك السبل البصرية مع الخلايا العصبية التي تترك النواة الركبية الجانبية

وتمتد نحو الجزء الخلفي من الدماغ كحزم من الألياف تسمى الإشعاعات البصرية. تعود الإشعاعات البصرية إلى منطقة القشرة التي تحيط بشق يسمى التلم الكالكاريني.

تسمى هذه المنطقة الصغيرة من القشرة التي تحيط بالتلم الكلسي بالقشرة البصرية الأولية، أو V1، ويتم تمثيلها بهذه المنطقة المخططة هنا. هناك مجموعة من الألياف الميالينية التي تشكل شريطًا أبيض هنا يمكن

رؤيته بالعين المجردة في أقسام الدماغ التشريحية في هذه المنطقة وبسبب هذا الخط أو الشريط، أحيانًا تسمى القشرة البصرية الأولية بالقشرة المخططة. تساعد القشرة البصرية الأولية على تكوين صورة مرئية من المعلومات التي تستقبلها

شبكية العين. للقيام بذلك، هناك خلايا عصبية في القشرة البصرية الأولية يتم تنشيطها بشكل تفضيلي من خلال خصائص مختلفة للمحفز البصري، مثل الاتجاه، والحركة، والتباين، والعمق،

وما إلى ذلك . وتتواصل القشرة البصرية الأولية أيضًا مع العديد من المناطق البصرية الأخرى التي تحيط به، بما في ذلك المنطقة المرئية 2، أو V2، والمنطقة المرئية 3 أو V3، وV4، وV5، وV6.

يبدو أن الخلايا العصبية في هذه المناطق الأخرى متخصصة إلى حد ما في اكتشاف جوانب معينة من المشهد البصري. على سبيل المثال، يبدو أن الخلايا العصبية في V5 متخصصة في اكتشاف الحركة.

يتم تجنيد هذه المناطق البصرية الإضافية بواسطة V1 وتبدأ أيضًا في تجنيد مناطق أخرى من الدماغ لإنجاز معالجة عالية المستوى للمعلومات المرئية. وهذا يمكّن دماغنا من الانتقال من تحديد الجوانب الأساسية للمشهد البصري، مثل

الشكل والتباين، إلى مهام أكثر تعقيدًا مثل التعرف على الأشياء، والتي يمكن أن تزود الصورة في دماغنا بمعنى بناءً على الخبرة السابقة. لقد قمنا للتو بخدش السطح هناك ولكن آمل أن يكون ذلك قد أعطاكم فكرة عن

المسار الرئيسي الذي تنتقل به المعلومات المرئية في الدماغ. شكرا للمشاهدة.