عندما يحلق ذباب الفاكهة بسرعة كبيرة في خط مستقيم، كيف يعرف أنه لا ينحرف عن طريقه؟ السر يكمن في نظام بصري مذهل يعرف بـ”التدفق البصري”، حيث يولد نمطا بصريا متماثلا في كلتا العينين في أثناء الطيران المستقيم.
هذا التماثل يسمح للذباب بتقدير اتجاهه بدقة، وفقا لدراسة نشرت في الأول من مايو/أيار في مجلة نيتشر “نيوروساينس”.
وإن الطيران بسرعات العالية قد يخدع الدماغ، لأن التماثل البصري يصبح أقوى وتصعب ملاحظة الانحرافات البسيطة، وهنا يظهر دور نظام عصبي شديد الحساسية في تلك الكائنات، قادر على التقاط تلك التغييرات في أجزاء من الثانية وتصحيح المسار على الفور.
وفي هذا الصدد، تقول الباحثة المشاركة في الدراسة إيوجينيا كيابيه من مؤسسة شامباليمود في لشبونة، في حديثها للجزيرة نت، إن “العين وحدها لا تكفي للتمييز بين الحركة المتماثلة وغير المتماثلة، فالأمر يتطلب معالجة من أجزاء أخرى في الدماغ”.
وتضيف: “إذا نظرت بعين واحدة فقط، فلن تستطيع معرفة إن كنت تطير في خط مستقيم، لأنك تفقد نصف المشهد”.
“الطرح العصبي”.. كيف يكشف الدماغ الانحراف؟
عمل الفريق البحثي على تتبع شبكة عصبية متكاملة تجمع المعلومات البصرية من العينين في ذبابة الفاكهة لاكتشاف أي انحراف طفيف. كما رسموا خريطة دقيقة للدائرة العصبية المسؤولة عن هذه العملية، وكشفوا كيف تؤثر على سلوك الذبابة في أثناء الطيران.
بدأت الدراسة بخلايا عصبية تعرف باسم “الخلايا الأفقية”، وهي تستجيب للحركة الأفقية وتسهم في التحكم في الاتجاه. ثم ركز الباحثون على نوع محدد من الخلايا العصبية النازلة تسمى “دي إن بي 15″، التي تستقبل إشارات من الخلايا الأفقية وتنقلها إلى الجهاز الحركي في جسم الذبابة عبر الحبل العصبي البطني– وهو ما يعادل الحبل الشوكي لدى البشر.
وباستخدام تقنية تصوير دقيقة تعرف بـ”المجهر ثنائي الفوتون”، تبين أن هذه الخلايا لا تتفاعل مع الحركات المتماثلة، بل تُركّز على الفروقات بين العينين.
تقول الباحثة: “كنا نظن أن هذه الخلايا تجمع المعلومات من الجانبين، لكن المفاجأة أنها تقوم بعملية طرح عصبي، أي أنها تزيل الأجزاء المتشابهة من الصورة وتركز فقط على الاختلافات التي تدل على الانحراف”.
دماغ دقيق يتحكم في حركة الأجنحة
للتعمق في التفاصيل، استخدم الباحثون خريطة رقمية دقيقة للدماغ تم تطويرها باستخدام المجهر الإلكتروني، مدعومة بتقنيات الذكاء الاصطناعي التي ساعدت في تتبّع الخلايا العصبية بدقة فائقة.
أظهرت النتائج أن هذه الخلايا العصبية تتصل مباشرة بخلايا أخرى مسؤولة عن حركة الرقبة والأجنحة والأرجل، وحتى أعضاء التوازن لدى الذبابة. وهذا يعني أن المعلومات البصرية تتحول بسرعة إلى أوامر حركية لضبط الجسم.
لكن الأهم هو اكتشاف شبكة مكونة من 16 خلية عصبية إضافية تتفاعل مع الخلايا السابقة وتضبط عملها، بما في ذلك نوع خاص من الخلايا المثبطة تعرف باسم “بابيس”، تعمل على كبح الإشارات المتماثلة غير المفيدة، مما يسمح لخلايا “دي إن بي 15” بالتركيز فقط على الانحرافات.
وتوضح كيابيه أن “هذه الخلايا تجعل (دي إن بي 15) شديدة الحساسية لأي انحراف بسيط، حيث تدمج الإشارات البصرية مع إشارات عصبية راجعة لتنتج استجابة دقيقة جدا”.
وتظهر الدراسة أن هذه الشبكة العصبية تستطيع رصد الفروقات الطفيفة في تدفق الصورة حتى في أثناء الطيران السريع، وترسل أوامر فورية لضبط الاتجاه واستعادة المسار الصحيح. وتختم الباحثة بالقول إن هذه الآلية تسمح للذباب بتحويل الفروقات بين العينين إلى إشارات حركية دقيقة، تُنظّم مساره ونظرته في الوقت نفسه.