في غرفة مظلمة داخل جهاز التصوير، يتابع الشخص ومضات نادرة على الشاشة. وتلتقط كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء صوراً لبؤبؤه ألف مرة في الثانية، بينما يسجل جهاز الرنين المغناطيسي في الوقت نفسه أي مناطق من الدماغ تنشط. وهكذا ساعد 89 متطوعاً تتراوح أعمارهم بين 19 و78 عاماً العلماء على رؤية كيف يتحول البؤبؤ إلى شاشة يعرض عليها الدماغ إشارتين مختلفتين.
الإشارة الأولى هي التغيرات السريعة في البؤبؤ. فعندما يلاحظ الشخص مثيراً مفاجئاً، يتسع البؤبؤ فجأة ثم يعود سريعاً. وتتزامن هذه الومضات مع عمل مناطق واسعة من القشرة الدماغية والمخيخ وجذع الدماغ، حيث تكثر بشكل خاص النهايات التي تفرز النورأدرينالين. والنورأدرينالين مادة يستخدمها الدماغ كزر «انتباه!»: فهي تجعل الخلايا العصبية تستجيب بسرعة أكبر وتساعد على التركيز.
أما الإشارة الثانية فهي حجم البؤبؤ نفسه في حالة الراحة، بعد استبعاد التغيرات السريعة. وتبين أنه يرتبط بمناطق في الدماغ تكثر فيها مستقبلات الأفيونيات والكانابينويدات. وتعمل هذان الجهازان كمنظّم خلفي: لا يشتعلان مع كل مثير، بل يضبطان ببطء مستوى الاستثارة العام، على غرار مستوى صوت مكبر الصوت الذي لا يتغير مع كل نغمة، لكنه يحدد مدى علو الموسيقى كلها.
ومع التقدم في العمر، تضعف الصلة بين التغيرات السريعة في البؤبؤ والدماغ. فلدى المشاركين الأكبر سناً كانت مناطق أقل من الدماغ تتزامن مع البؤبؤ، وتراجع التوافق مع خريطة النورأدرينالين. أما الصلة بين حجم البؤبؤ ومستقبلات الأفيونيات والكانابينويدات فقد بقيت ثابتة من 19 إلى 78 عاماً. وهذا يعني أن شاشة البؤبؤ لا تتعطل كاملة: جزء منها يخفت، وجزء آخر يظل مضيئاً بثبات.
في السابق لم يكن واضحاً ما إذا كان البؤبؤ يعكس نشاط هذه المنطقة تحديداً أم نشاط عدة أجهزة كيميائية معاً، وما إذا كانت هذه الصلة تصمد مع التقدم في العمر. والآن يبدو أن التغيرات السريعة في البؤبؤ بصمة لجهاز النورأدرينالين، وأن الحجم المطلق بصمة لجهازي الأفيونيات والكانابينويدات. والحيلة بسيطة: مقارنة الخرائط المكانية لارتباط البؤبؤ بنشاط الدماغ بخرائط كثافة المستقبلات التي حُصل عليها بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني.
والفائدة العملية ظاهرة للعيان. فقياس البؤبؤ بالكاميرا (pupillometry) لا يكاد يكلف شيئاً مقارنة بالتصوير المقطعي. وإذا كان ضعف الصلة بين البؤبؤ والدماغ يشير فعلاً إلى خفوت جهاز النورأدرينالين، فقد يصبح هذا الاختبار إنذاراً مبكراً بخطر مرض ألزهايمر. لكنه حتى الآن خطوة أولى فقط: ثمة حاجة إلى متابعة طويلة لأشخاص أنفسهم للتحقق مما إذا كانت إشارة البؤبؤ الخافتة تنبئ فعلاً بمشكلات في الذاكرة. وفي انتظار ذلك، يظل البؤبؤ نافذة يُرى من خلالها كيف يشيخ الدماغ، لكن هذه النافذة لا يزال تنظيفها قد بدأ للتو.
يشغل الموضع الأزرق في المتوسط 5 فوكسلات فقط عند دقة 2 مم، ما يجعله من أصغر الأجسام التي يمكن دراستها بالتصوير الوظيفي بالرنين المغناطيسي.
لم يُنشر على arXiv. هنا صفحته وملف PDF والصياغة الشكلية: يمكنك التحقق بنفسك، لا مجرد قراءة تحليلنا.