في غرفة مظلمة داخل جهاز التصوير، يتابع الشخص ومضات نادرة على الشاشة. وتلتقط كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء صورة لبؤبؤه ألف مرة في الثانية، فيما يسجّل جهاز الرنين المغناطيسي في الوقت نفسه أي مناطق من الدماغ تُضاء. وهكذا ساعد 89 متطوعًا تتراوح أعمارهم بين 19 و78 عامًا العلماء على أن يروا كيف يتحول البؤبؤ إلى شاشة يعرض عليها الدماغ إشارتين مختلفتين.
الإشارة الأولى هي التغيرات السريعة في البؤبؤ. فحين يلتقط الشخص مثيرًا غير متوقع، يتسع البؤبؤ فجأة ثم يعود في الحال. وتتزامن هذه الومضات مع عمل مناطق في الدماغ تكثر فيها النهايات التي تفرز النورأدرينالين (noradrenaline). والنورأدرينالين مادة يستخدمها الدماغ كزرّ تنبيه: إنه يدفع الخلايا العصبية إلى الاستجابة بسرعة أكبر ويساعد على التركيز. أما الإشارة الثانية فهي حجم البؤبؤ نفسه في حالة الراحة. وهو مرتبط بمناطق في الدماغ تكثر فيها المستقبلات الأفيونية والقنّبية (opioid and cannabinoid receptors). وتعمل هذان النظامان كمنظّم خلفي: لا يتوهجان مع كل مثير، بل يضبطان ببطء مستوى الاستثارة العام، على نحو يشبه مستوى صوت مكبّر 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 سنًا كانت مناطق أقل من الدماغ تتزامن مع البؤبؤ، وتراجع التوافق مع خريطة النورأدرينالين. أما صلة حجم البؤبؤ بالمستقبلات الأفيونية والقنّبية فقد بقيت ثابتة من 19 إلى 78 عامًا. وهذا يعني أن شاشة البؤبؤ لا تتعطل بكاملها: جزء منها يخبو، وجزء آخر يواصل الإضاءة بانتظام.
في السابق لم يكن واضحًا ما إذا كان البؤبؤ يعكس نشاط منطقة واحدة بعينها في الدماغ أم نشاط عدة أنظمة كيميائية معًا، وما إذا كانت هذه الصلة تصمد مع التقدم في العمر. والآن يبدو جليًا أن التغيرات السريعة في البؤبؤ بصمة لنظام النورأدرينالين، وأن الحجم المطلق بصمة للنظامين الأفيوني والقنّبي. والحيلة بسيطة: مقارنة خرائط الارتباط بين البؤبؤ ونشاط الدماغ بخرائط كثافة المستقبلات المأخوذة بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET). أما الفائدة العملية فظاهرة للعيان. فقياس البؤبؤ بالكاميرا لا يكاد يكلّف شيئًا مقارنة بالتصوير المقطعي. وإذا كان ضعف الصلة بين البؤبؤ والدماغ يشير فعلًا إلى خفوت نظام النورأدرينالين، فقد يصبح هذا الاختبار إنذارًا مبكرًا بخطر داء ألزهايمر. لكنه حتى الآن خطوة أولى فقط: لا بد من متابعة طويلة لأشخاص بعينهم للتثبت مما إذا كانت إشارة البؤبؤ الخافتة تنذر فعلًا بمشكلات في الذاكرة. وفي انتظار ذلك يبقى البؤبؤ نافذة يُرى من خلالها كيف يشيخ الدماغ، لكنها نافذة لم يبدأ تلميعها إلا الآن.
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.