حجم بؤبؤ العين أثناء النوم يكشف عن كيفية فرز الذكريات

الحدقة هي الفتحة السوداء في منتصف الجزء الملون من العين (القزحية). تكبر الحدقة أو تصغر استجابةً لتغيرات الضوء. تتحكم عضلات القزحية في حجم الحدقة قد تشير مشاكل الحدقة إلى بعض الأمراض. تنشأ الرؤية لأن حدقة العين (الموجودة في القزحية) تسمح للضوء بالمرور إلى العدسة. تعمل حدقة العين، (الثقب الأسود في القزحية) مع العدسة لإرسال الضوء إلى شبكية العين، حيث يتحول إلى إشارات كهربائية تُرسل إلى الدماغ عبر العصب البصري. عندما تتعرض لضوء ساطع، تتقلص حدقة العين وتضيق. وعندما يكون الضوء خافتًا، تتوسع حدقة العين وتتسع. يُطلق على هذه الاستجابة اسم استجابة الحدقة للضوء. تتمتع الحدقة بحماية القرنية التي هي قبة شفافة فوق العين تغطي الحدقة وتوفر الحماية. كما تحمي طبقة أخرى من الأنسجة تُسمى الملتحمة الحدقة والعين بأكملها.

ما وظيفة الحدقة؟

تسمح حدقة العين للضوء بالدخول إلى عينك مع تغير شكل عضلات القزحية. تُركز عدسة العين الضوء المار عبر الحدقة. ثم ينتقل الضوء إلى الجزء الخلفي من العين ويصل إلى شبكية العين. تحوّل شبكية العين الضوء إلى إشارات كهربائية. يستقبل دماغك هذه الإشارات ويحوّلها إلى صور. وهكذا تتمكن من الرؤية.

كيف تمر الصورة عبر العين

1

دخول الضوء

تسمح الحدقة بدخول الضوء إلى العين بحسب اتساعها أو تضيقها.

2

تركيز الضوء

تُركز العدسة الضوء المار عبر الحدقة قبل أن يتجه إلى مؤخرة العين.

3

استقبال الشبكية

تستقبل شبكية العين الضوء وتحوله إلى إشارات كهربائية.

4

تفسير الدماغ

ينقل العصب البصري الإشارات إلى الدماغ، حيث تتحول إلى صور مفهومة.

تتحكم عضلتان في قزحية العين في كيفية فتح الحدقة وإغلاقها. تفتح عضلة توسيع القزحية الحدقة من الداخل إلى الخارج. تبدو أشعتها كالشمس، وتمتد من المنتصف. أما العضلة العاصرة للقزحية فهي عضلة دائرية تتحكم في إغلاق الحدقة. تتصل الأعصاب المؤثرة على الحدقة بالمسار الوارد (المسار من العين إلى الدماغ). كما تتصل بالمسار الصادر (المسار من الدماغ إلى العين). توفر الحدقة أيضًا مسارًا للخلط المائي إلى مقدمة العين. الخلط المائي هو سائل يغذي العينين. كيف تبدو الحدقة؟ تبدو حدقة العين كثقب أسود. تبدو سوداء لأن الضوء عادةً ما يبقى داخل العين. من المرات القليلة التي قد ترى فيها الضوء ينبعث من عينك هي في الصور الفوتوغرافية. لهذا السبب قد ترى عيونًا حمراء في الصور الملتقطة بالفلاش. هذا الضوء ينعكس عن الأوعية الدموية في عينيك.

الحالات والاضطرابات

يمكن أن يكون اختلاف حجم الحدقة مشكلة بحد ذاته أو عرضًا لحالات أخرى. تشمل الحالات الشائعة لحدقة العين ما يلي:

أمثلة على اضطرابات الحدقة

الحالة	الوصف
حدقة ماركوس غان	لا تستجيب الحدقتان بشكل طبيعي عند تسليط الضوء على العينين.
تفاوت الحدقتين	عدم تساوي حجم الحدقتين، وقد يكون مؤقتًا أو مرتبطًا بحالات خطيرة.
تعدد الحدقتين	وجود أكثر من حدقة عاملة في عين واحدة.
حدقة أرغيل روبرتسون	حدقات صغيرة تستجيب للتركيز القريب، لكن ليس للضوء الساطع بشكل طبيعي.
تقبض الحدقة	صغر الحدقة، وقد يحدث مع السكتة الدماغية أو استخدام المواد الأفيونية.
توسع حدقة العين	اتساع غير طبيعي في حجم الحدقة.
متلازمة آدي	تبقى الحدقة متوسعة أو متقلصة ولا تتفاعل بشكل طبيعي مع تغيرات الضوء.

دور حدقة العين في تكوين الذكريات أثناء النوم

وجد باحثو جامعة كورنيل أن حدقة العين تُعدّ مفتاحًا لفهم كيفية وتوقيت تكوين الدماغ لذكريات قوية وطويلة الأمد. فمن خلال دراسة فئران مُجهزة بأقطاب كهربائية في الدماغ وكاميرات صغيرة لتتبع حركة العين، حدد الباحثون أن الذكريات الجديدة تُعاد وتُركّز عند انقباض حدقة العين خلال مرحلة فرعية من نوم حركة العين غير السريعة. وعندما تتوسع حدقة العين، تتكرر العملية للذكريات القديمة. إن قدرة الدماغ على فصل هاتين المرحلتين الفرعيتين من النوم، باستخدام بنية مجهرية غير معروفة سابقًا، هي ما يمنع "النسيان الكارثي" الذي يؤدي فيه ترسيخ ذكرى إلى محو أخرى. قد تؤدي هذه النتائج إلى تقنيات أفضل لتحسين الذاكرة لدى البشر، وقد تساعد علماء الحاسوب على تدريب الشبكات العصبية الاصطناعية لتكون أكثر كفاءة. أُجريت الدراسة، المحظورة حتى الساعة 11 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة في الأول من يناير في مجلة Nature، بقيادة الأستاذين المساعدين أزاهارا أوليفا وأنطونيو فرنانديز رويز.

حالة الحدقة ونوع الذاكرة المعالجة

عند الانقباض

تُعاد تنشيط الذكريات الجديدة وتُرسَّخ خلال مرحلة فرعية من النوم غير السريع.

عند الاتساع

تُعاد معالجة الذكريات القديمة وتُدمج في مرحلة فرعية أخرى من النوم نفسه.

تحليل أنماط النوم وعلاقتها بتعزيز الذكريات الجديدة والقديمة

على مدار شهر، دُرِّبَت مجموعة من الفئران على مهام متنوعة، مثل جمع الماء أو مكافآت البسكويت في متاهة. ثم زُوِّدت الفئران بأقطاب كهربائية في الدماغ وكاميرات صغيرة عُلِّقت أمام أعينها لتتبع ديناميكيات حدقاتها. في أحد الأيام، تعلمت الفئران مهمة جديدة، وعندما نامت، التقطت الأقطاب الكهربائية نشاطها العصبي، وسجلت الكاميرات التغيرات في حدقاتها. قال أوليفا: "يحدث في مرحلة النوم غير الريمي (غير السريع) ترسيخ الذاكرة، وهذه اللحظات عبارة عن فترات زمنية قصيرة جدًا لا يمكن للبشر اكتشافها، مثل 100 ميلي ثانية". "كيف يوزع الدماغ عمليات فحص الذاكرة السريعة والقصيرة هذه طوال الليل؟ وكيف يُفصل ذلك بين المعرفة الجديدة الواردة، بطريقة لا تتداخل مع المعرفة القديمة الموجودة في أذهاننا؟" أظهرت التسجيلات أن البنية الزمنية للفئران النائمة أكثر تنوعًا، وأقرب إلى مراحل النوم لدى البشر، مما كان يُعتقد سابقًا. فمن خلال مقاطعة نوم الفئران في لحظات مختلفة، ثم اختبار مدى تذكرها للمهام التي تعلمتها لاحقًا، تمكن الباحثون من تحليل العمليات. فعندما يدخل الفأر مرحلة فرعية من النوم غير الريمي، تتقلص حدقة عينه، وهنا تُعاد تنشيط المهام المكتسبة حديثًا - أي الذكريات الجديدة - وترسيخها، بينما لا تُعاد المعرفة السابقة. على العكس من ذلك، تُعاد تشغيل الذكريات القديمة وتُدمج عندما تتوسع حدقة العين. يقول أوليفا: "يشبه الأمر تعلمًا جديدًا، ثم معرفة قديمة، ثم تعلمًا جديدًا، ثم معرفة قديمة، وهذا يتذبذب ببطء طوال فترة النوم. نقترح أن للدماغ هذا الإطار الزمني الوسيط الذي يفصل التعلم الجديد عن المعرفة القديمة".