قد يبدو درس الكمان للمبتدئين مختلفًا تمامًا عن أبحاث الخرف، إلا أن عمليات مسح الدماغ القابلة للارتداء تكشف عن إشارات يمكن أن تساعد العلماء على فهم كل من التعلم والأمراض العصبية.
إن العزف على نغمة مألوفة على آلة الكمان ليس بالمهمة السهلة بالنسبة لشخص لم يمسك الآلة من قبل. يجب أن تنتج كل حركة الصوت المقصود، ويجب على الدماغ أن يتعلم كيفية تنسيق تلك الحركات. تمكن الباحثون في جامعة نوتنجهام الآن من رصد التغيرات في نشاط الدماغ عندما يتعلم المبتدئون العزف، وكشفوا عن اختلافات قابلة للقياس بعد درس واحد فقط في العزف على الكمان.
الدراسة التي نشرت في المجلة تصوير علم الأعصابشارك فيها 22 عازف كمان مبتدئ. وباستخدام ماسح ضوئي للدماغ يمكن ارتداؤه، قام العلماء بتتبع أنماط النشاط العصبي أثناء محاولة المشاركين لعب لعبة “Twinkle Twinkle Little Star”. ووجدوا أن أولئك الذين تحسنوا أكثر أظهروا أيضًا تغيرات أكبر في بعض إشارات الدماغ المرتبطة بالحركة والتعلم.
الكمان الخالي من المعدن يتيح إجراء مسح للدماغ
يمثل التقاط هذه الإشارات أثناء عزف شخص ما على آلة موسيقية تحديًا تقنيًا. يولد النشاط الكهربائي للخلايا العصبية مجالات مغناطيسية ضعيفة للغاية، والتي يمكن قياسها لدراسة وظائف المخ. ومع ذلك، يجب أن تكون المعدات حساسة بما يكفي لاكتشاف هذه الإشارات دون تدخل، مع السماح للشخص الذي تتم دراسته بالتحرك بشكل طبيعي.
استخدم الباحثون تقنية تسمى OPM-MEG ، تم تطويرها في نوتنغهام، والتي تتضمن أجهزة استشعار لمسح الدماغ في خوذة خفيفة الوزن متصلة بوحدة تحكم مثبتة على حقيبة الظهر. وعلى عكس أنظمة المسح التي تقيد الحركة، فإن هذا التصميم القابل للارتداء يسمح للباحثين بمراقبة نشاط الدماغ أثناء أداء الأشخاص للمهام اليومية.
لا تزال هناك مشكلة واحدة. يحتوي الكمان التقليدي على مكونات معدنية من شأنها أن تتداخل مع قياسات الماسح الضوئي.
للتغلب على هذه العقبة، قام الفريق بتجنيد آلان كيربي، وهو عازف كمان خبير وصانع كمان من نوتنغهام. حصل كيربي على كمان قياسي واستبدل كل جزء معدني ببدائل صنعها بنفسه، وأنتج آلة خشبية بالكامل تعمل بترددات مرتبطة بموسيقى الباروك.
قال كيربي: “لقد كان الجمع بين الفن القديم لصناعة الكمان، مع فيزياء الكم التي تدعم هذا الماسح الضوئي للدماغ، أمرًا مذهلاً. وربما كان الأمر الأكثر إثارة للإعجاب هو رؤية تأثيرات دروسي على أدمغة الناس. لقد كانت تلك تجربة رائعة”.
قراءة تنبؤات الدماغ الموسيقية
عمل كيربي أيضًا كمدرب كمان للمشاركين. في بداية التجربة، شاهد جميع المبتدئين الـ 22 مقطع فيديو له وهو يلعب “Twinkle Twinkle Little Star”. ثم حاولوا أداء نفس اللحن خلال جلسة المسح الأولى، بينما سجل الباحثون نشاط الدماغ.
بعد الانتهاء من هذا التسجيل الأولي، تلقى المشاركون درسًا في العزف على الكمان من كيربي. ثم عادوا بعد ذلك لإجراء جلسة مسح ثانية، متبعين نفس الإجراء ومحاولة تشغيل اللحن مرة أخرى. ومن خلال مقارنة التسجيلات قبل الدرس وبعده، تمكن الباحثون من فحص كيفية استجابة الدماغ لفترة قصيرة من التدريب الموسيقي.
تركز اهتمامهم على موجات الدماغ، والتقلبات الإيقاعية في النشاط الكهربائي التي تحدث عبر مجموعات من الخلايا العصبية. على وجه الخصوص، قاموا بفحص التذبذبات في نطاق تردد بيتا، والتي يعتقد أنها تساعد في الإشارة إلى ما إذا كان الإجراء يؤدي إلى النتيجة التي يتوقعها الدماغ.
عند تعلم العزف على الكمان، يمكن أن تتضمن هذه العملية التنبؤ بصوت النغمة قبل تشغيلها وتسجيل ما إذا كان الصوت الفعلي يطابق التنبؤ. توفر الملاحظات غير المتوقعة معلومات تفيد بأن الحركة لم تحقق النتيجة المرجوة.
“يعمل دماغك عن طريق التنبؤ بما سيحدث نتيجة لأفعالك. لذلك، إذا كنت أعزف على آلة الكمان، فإن عقلي سيكون لديه توقع للصوت الذي سيصدره. إذا قمت بتشغيل النغمة المتوقعة، يتلقى عقلي معلومات تتوافق النتيجة مع توقعاته؛ وإذا قمت بعزف نغمة غير متوقعة، فإنه يتلقى معلومات لم تكن كذلك. في هذه التجربة، تمكنا من قياس هذه الإشارات في الوقت الحقيقي أثناء العزف على الآلة،” قال جو جيبسون، دكتوراه. باحث في كلية الفيزياء وعلم الفلك.
تغييرات أكبر في الدماغ تصاحب اللعب بشكل أفضل
كشفت التسجيلات عن تغيرات في نشاط موجة بيتا بعد الدرس، مما يوفر دليلاً على أنه حتى فترة قصيرة من التعليم الموسيقي يمكن أن تغير أنماطًا قابلة للقياس من وظائف المخ. ووجد الباحثون أيضًا علاقة بين تلك التغيرات العصبية والتحسينات في القدرة على اللعب.
أظهر المشاركون الذين لديهم أكبر الاختلافات في نشاط موجة بيتا بين جلستي المسح أيضًا أكبر تحسن في أدائهم على الكمان. على الرغم من أن النتائج لا تثبت أن التغيرات في نشاط الدماغ تسببت في اللعب بشكل أفضل، إلا أنها تشير إلى أن تذبذبات بيتا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكيفية اكتساب الأشخاص لمهارات حركية جديدة.
مسح الدماغ يمكن أن يصل إلى ما هو أبعد من الموسيقى
إن جعل هذه القياسات ممكنة يتطلب خبرة تمتد إلى ما هو أبعد من علم الأعصاب. أمضى البروفيسور ماثيو بروكس من كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة نوتنغهام أكثر من عقد من الزمن في قيادة تطوير تقنية OPM-MEG. وجمعت تجربة الكمان متخصصين في الفيزياء والهندسة والرياضيات والموسيقى لإنشاء نظام قادر على دراسة الحركة فور حدوثها.
“هذه دراسة كنا نعمل عليها منذ سنوات، وقد تطلبت مزيجًا فريدًا من المهارات: الفيزياء اللازمة لقياس نشاط الدماغ، والتصميم الهندسي لإنشاء ماسح ضوئي مريح يمكن للناس ارتدائه، والرياضيات المطلوبة لنمذجة الإشارات، وبالطبع معرفة آلان وقدراته كعازف كمان وصانع. بدون هذا التنوع الرائع في المواهب، لم يكن بإمكاننا ببساطة إنجاز هذا العمل.”
ويعتقد الباحثون أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تساعد العلماء في نهاية المطاف على التحقيق في أمور أكثر من مجرد التعلم الموسيقي. يمكن أيضًا أن تتأثر بعض أنماط نشاط الدماغ التي تم قياسها أثناء التجربة بالحالات العصبية، بما في ذلك الخرف. إن دراسة هذه الإشارات أثناء الحركات الطبيعية يمكن أن توفر طريقة أخرى لدراسة كيفية تغير وظائف المخ في الصحة والمرض.
“توفر النتائج فهمًا أكبر للتعلم الحركي. ومن المذهل أيضًا أن بعض التأثيرات التي نقيسها هنا هي من بين تلك التي يمكن أن تتأثر باضطرابات مثل الخرف. وقال بروكس: “نأمل أن يؤدي هذا النوع من الدراسة إلى فهم جديد ليس فقط لوظيفة الدماغ الصحية، ولكن أيضًا للأمراض”.
المرجع: “ديناميكيات نطاق بيتا أثناء مهمة حركية طبيعية: دراسة OPM-MEG” بقلم جوزيف جيبسون، وجيسيكا فيلدز، وآلان كيربي، ونيال هولمز، ولوكاس ريير، وكارين جيه مولينجر، وماتياس إيسون، وبيتر جي موريس، وإيلينا بوتو، وريان إم هيل، وماثيو جيه بروكس، 27 يوليو 2026، com.bioRxiv.
دوى: 10.64898/2026.07.27.740561
الإفصاح: أطلقت الجامعة شركة منبثقة، Cerca Magnets Limited ، في عام 2020 لتسويق الماسحات الضوئية OPM-MEG والتقنيات ذات الصلة. تم تركيب النظام القابل للارتداء في عدد من المؤسسات البحثية البارزة في جميع أنحاء العالم، ويتم استخدامه للتحقيق في مجموعة من الحالات العصبية والنفسية، بما في ذلك الصرع والخرف.
لا تفوت أي اختراق:
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
