منتديات بحر الامل - فهم الدماغ عن طريق النمل

كيف لنا أن نفهم أليات عمل شبكات معقدة مثل الدماغ البشري من خلال رصد تصرفات النمل؟

في الواقع الدماغ البشري وخلية النمل كلهما كيانات تعمل بانسجام داخلي ضمن شبكات بغاية التعقيد، دون الحاجة لمركز إدارة وسيطرة مركزي يعطي الأوامر والتعليمات.

الدماغ يعمل بشكل شبيه لهذا التوصيف إذ أن العصبونات الدماغية تعمل ضمن قوانين بسيطة جداً على المستوى الفردي لهذه الخلايا الدماغية، لكن نتيجة عملها الإجمالية تنتج عنها عمليات حسابية معقدة وحالات من الإدراك والوعي مثل هذه التي تمكنني الآن من كتابة هذه السطور.

الدماغ:
العصبونات الدماغية شبيهة بالخلايا الأخرى الموجودة في الجسم إلا أنها تمتلك خاصية تمكنها من ارسال رسائل لخلايا عصبية أخرى.

لكن قبل الخوض في الموضوع أود أن أتحدث قليلاً عن أقسام العصبونات الدماغية. الخلية العصبية تتألف من نواة حيث تحدث الأعمال الخليوية من استقلاب طاقة وترجمة الحمض النووي وغيرها من الأعمال الخليوية الإعتيادية. القسم الثاني هو قسم الزائدة الشجرية (Dendrite) حيث تستقبل الخلية العصبية الرسائل الواردة من قبل الخلايا العصبية الأخرى. القسم الثالث هو المحور العصبي (Axon) حيث يتم استخدامه لإرسال الرسال من الخلية إلى الخلايا الأخرى.
إذاً باختصار شديد الخلية العصبية عبارة عن خلية لديها أذن تسمع بها و فم تتكلم به، ويوجد مليارات من هذه الخلايا العصبية ضمن الجهاز العصبي لدى الأحياء.

الخلايا العصبية تتحفز عندما تصلها اشارة عصبية من خلايا بالقرب منها، عندما تصل الإشارة إلى الخلية تقوم الخلية العصبية بدورها بإطلاق سيالة عصبية إلى الخلايا المترابطة معها.

المثير للإهتمام أن الوصلات العصبية التي تربط الخلايا في الواقع ليست موصولة ببعضها وإنما يوجد فراغ ضئيل جداً تنتقل من خلاله الإشارة بين المحور العصبي و الخلية، الاشارة العصبية عبارة عن حزمة من الطاقة الكهربائية التي تنتقل بين الأعصاب عن طريق آلية اسمها مضخة الصوديوم والبوتاسيوم sodium potassium pump . عملية انتقال الطاقة بين الخلايا يقوم الدماغ بترجمتها بناء على عدد النبضات التي يرسلها أو يستقبلها، هذا يعني أنه لدينا لغة دماغية تتألف من حرف واحد (النبضة الكهربائية) ويتم تفسير الرسائل بناء على تواتر هذا الحرف. (ا ا ا ا) قد تعني شيء ما و (ااااا) قد تعني شيء آخر….

إذاً العمل الدماغي على المستوى الخليوي بسيط جداً من حيث تعقيد المعلومات المتبادلة، لكن عندما ننظر للعمل الدماغي على مستوى عالمي (كل الدماغ) نجد أنه يقوم بعمليات بغاية التعقيد.

من هنا أود أن أنتقل لتصرفات النمل.

النمل:
خلية النمل شبيهة بالدماغ، إذ أنها مجموعة كبيرة من الأفراد يعمل جميعهم ضمن نظام معين لتحقيق أهداف معقدة، لكن عندما ندقق بعمل كل فرد من أفراد خلية النمل نجد أن آليات العمل فيما بين الافراد بسيطة جداً. سأذكر مثال عن استراتيجيات النمل في البحث عن الطعام.

في البيئة الصحراوية الجافة يعتبر الماء من الموارد الهامة جداً ويحصل النمل على الماء من خلال بعض بذور النباتات التي يأكلها، عملية الحصول على الماء تستوجب صرف كمية من الماء، إذ أن النملة تخسر بعض الماء الموجود في جسدها لمجرد كونها خارج المملكة، لهذا على النمل أن يطور آليات بحث تكون نسبة نجاحها عالية الفعالية.

استراتجية شح الموارد:
تخرج نملة واحدة تبحث عن البذور.

إن وجدت البذرة ستحملها و تعود إلى المملكة.

النملة التي تنتظر الدور للذهاب برحلة البحث لا تنطلق إلا عند عودة النملة الأولى محملة ببذرة، أي أنها ضمنت أن البذور موجودة في الخارج و أن جهدها لن يذهب عبثاً، بقية النمل ينتظر النملة القادمة و لا ينطلق إلى أن تعود النملة الجديدة محملة ببذرة، إن استغرقت هذه النملة وقت طويل في الذهاب والعودة يبقى عدد النمل الذي ينطلق في هذه الرحلة ضئيل بينما إن كانت مدة الرحلة قصيرة تنطلق أعداد أكبر من النمل لأن هذا يعني وجود موارد جيدة تستوجب المزيد من الأفراد. تبقى النملات التي في المملكة تقيم الوقت التي تستغرقه كل نملة تخرج وتعود ومن خلال هذه المعلومة يتم تحديد عدد النمل الذي يجب أن يشارك في عملية حصد البذار.

هذه الاستراتيجية البسيطة جداً على مستوى الفرد تؤدي لتوفير كمات هائلة من الماء بالنسبة للملكة ككل. النملة ليس عليها سوى اتباع تعليمات بسيطة جداً تتألف من أمرين.

1- انتظر النملة التي خرجت.

2- تحقق أنها عادت ومعها بذرة.

إن كان الجواب “نعم” انطلق أنت أيضاً….

عملية التقنين و استثمار أفراد أكثر تحدث تلقائياً من خلال الأمرين المذكورين (1 و 2) لأن كل نملة تتبع الأوامر بشكل صارم، كل ما عادت النملات بشكل أسرع كل ما انطلقت نملات جدد و هكذا. هذه الأوامر البسيطة على مستوى الأفراد تؤدي لعمل معقد على مستوى المملكة.

فيديو عن أليات العمل داخل خلية مملكة النمل:

الملخص:
آلية عمل النمل شبيهة جداً بآلية عمل الخلايا العصبية في الدماغ، حيث أن كل خلية تقوم بمهام بسيطة جداً بناء على ما ترسله لها الخلايا العصبية المجاورة لها، إذاً هذه العمليات الدماغية المعقدة جداً تنتج عن أليات عمل بسيطة جداً على مستوى الأفراد. فهم آليات عمل الكائنات الحية مثل النمل وبقية الحشرات الاجتماعية قد يقدم لنا نافذه على كيفية عمل الأنظمة المعقدة التي تفتقر لمركز واحد يقوم بإدارة المجموعة، الدماغ عبارة عن مجموعة من مليارات الخلايا العصبية التي تعمل دون وجود ادارة مركزية تقول لكل خلية ماذا عليها أن تفعل.

دماغنا يشبه مملكة النمل