Biology · الكتاب 1 · Grades 1–9

الأحياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية

الأحياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9

33الدماغ في القيادة

كرة تطير نحوك؛ فتلقفها. نصف ثانية، بلا تفكير البتة — ومع ذلك ففي ذلك النصف من الثانية بلّغت عيناك عن جسم طائر، وحسب شيء ما مساره، وأُمرت عشرات العضلات باللقفة الصحيحة تمامًا. وذلك الشيء هو الدماغ، وهذا الفصل يتتبع أوامره على أسلاك الجسم.

33.1 شبكة القيادة

تعريف 33.1 (الجهاز العصبي)

الجهاز العصبي شبكة القيادة في الجسم:

  • الدماغ، في حمى الجمجمة (التعريف 17.1)، هو المركز: يتلقى كل التقارير ويصدر كل الأوامر؛
  • والنخاع الشوكي، وهو كبل غليظ من نسيج عصبي، ينزل من الدماغ داخل عمود العمود الفقري الواقي؛
  • والأعصاب، وهي خيوط بيضاء تتفرع من الدماغ والنخاع الشوكي إلى كل عضو، تحمل الرسائل — بأكثر من 100m/s100\,\mathrm{m}/\mathrm{s} في أسرعها.

قضية 33.2 (تبليغ وقرار وأمر)

كل فعل يجري في الحلقة نفسها (وكانت القضية 5.4 رسمها الأول):

  1. أعضاء الحس تبلّغ: فالأعصاب تحمل رسائلها إلى الدماغ؛
  2. والدماغ يجمع التقارير، ويقرر، ويؤلّف الأوامر؛
  3. والأعصاب تحمل الأوامر من الدماغ إلى العضلات (التعريف 17.6)، وهي تنقبض بالأمر.

فأعضاء الحس تبلّغ، والعضلات تطيع — ولا واحدة منهما تقرر أبدًا.

برهان. نقبله في هذا المستوى.

حلقة كل فعل: تبليغ إلى الدماغ، فقرار، فأمر إلى العضلات.
حلقة كل فعل: تبليغ إلى الدماغ، فقرار، فأمر إلى العضلات.

مثال 33.3 (اللقفة معادةً ببطء)

أعد نصف الثانية: العينان تتتبعان الكرة وتبلّغان باستمرار؛ والدماغ، إذ يقارن تقريرًا بتقرير، يستنتج أين ستكون الكرة؛ وتنهمر الأوامر إلى الرجلين (خطوة إلى اليسار)، والبدن (ميلًا)، والذراع والأصابع (افتح — والآن أغلق). فلم “يلقف الكرة” عضو واحد: بل أدّت العينان والدماغ والعضلات كل منها دوره في القضية 33.2.

ملاحظة 33.4 (أكثر من الحركة)

والدماغ نفسه الذي يلقف الكرات يخزن ذكرياتك أيضًا، ويثبّت انتباهك على هذه الصفحة، ويحلم في الليل — ويدير خدمات لا تفكر فيها قط: فهو يُبقي التنفس ماضيًا ليلًا ونهارًا (التعريف 26.1)، ويضبط وتيرة القلب على حاجات الجسم (المثال 27.7). فبعض الأوامر لك أن تصدرها؛ وبعضها يصدره الدماغ عنك.

33.2 قياس الحلقة: زمن رد الفعل

تعريف 33.5 (زمن رد الفعل)

الحلقة سريعة لكنها ليست فورية: فالتبليغ والقرار والأمر يأخذ كل واحد منها حصته. والتأخير بين إشارة واستجابة الجسم لها هو زمن رد الفعل — وهو في مهمة بسيطة (لقف، أو ضغط، أو إمساك) نحو خُمس ثانية عند المتمرن، وأكثر قليلًا عند الأطفال.

طريقة 33.6 (اختبار المسطرة)

زمن رد الفعل بلا آلة سوى مسطرة:

  1. يمسك شريك مسطرة متدلية عموديًّا، وعلامة الصفر إلى أسفل، بين إبهامك وإصبعك المفتوحين؛
  2. ثم يفلتها من غير إنذار؛ فتلقفها بأسرع ما تستطيع؛
  3. واقرأ عند أي موضع لقفتها: فكلما قلّت السنتيمترات التي انزلقت، كانت حلقتك أسرع؛
  4. وأعد ذلك مرات عدة واحتفظ بقيمتك المعتادة — فالمحاولات المفردة تقفز هنا وهناك.

والمسطرة الساقطة تحوّل الزمن سنتيمترات: فنحو 15cm15\,\mathrm{cm} يقابل سدس ثانية.

اختبار المسطرة قبل الإفلات بلحظة: فحين تفلتها اليد العليا، تبدأ حلقة اليد السفلى — ترى، وتقرر، وتغلق — خُمس ثانيتها.
اختبار المسطرة قبل الإفلات بلحظة: فحين تفلتها اليد العليا، تبدأ حلقة اليد السفلى — ترى، وتقرر، وتغلق — خُمس ثانيتها.

مثال 33.7 (لماذا يلهث مقعد الراكب أولًا)

خُمس الثانية يبدو لا شيء — إلى أن تضاعفه السرعة. فالسيارة على سرعة الطريق السريع تقطع نحو 7m7\,\mathrm{m} في خُمس ثانية من رد الفعل: فالسائق لم يمسّ المكبح بعد، والسيارة قد عبرت صفًّا دراسيًّا. وزمن رد الفعل هو سبب وجود المسافات بين السيارات، وسبب كون انتباه السائق عضوًا من أعضاء السلامة.

ملاحظة 33.8 (تمرين الحلقة)

التمرين يقصّر الحلقة ويشحذها — لا سرعة الأعصاب، بل توجيه الدماغ. فالمشعوذ المبتدئ يُسقط كل شيء؛ وبعد شهر يأمر الدماغ نفسه اليدين نفسيهما بثلاث كرات بلا جهد ظاهر. وتعلّم مهارة هو أن يمدّ الدماغ مسالك أفضل — وهو شيء آخر ينمو بالتمرين، كعضلات الطريقة 17.9.

33.3 حماية القائد

قضية 33.9 (النوم والغذاء والسلامة)

الدماغ أشدّ أعضاء الجسم حمايةً — خوذة الجمجمة، وعمود العمود الفقري — وأكثرها طلبًا: فهو، وإن كان جزءًا صغيرًا من وزن الجسم، يستهلك حصة كبيرة من طاقته وأكسجينه (القضية 27.1)، ويقوم بحفظ ملفاته وإصلاحاته في أثناء النوم (القضية 6.8). والدماغ المتعب يقود قيادة سيئة: ردود أفعال أبطأ، وانتباه مشتَّت، وقرارات متبرّمة.

برهان. نقبله في هذا المستوى.

مثال 33.10 (الخوذ من أجل الحلقة)

العظام تلتئم (الملاحظة 17.3)؛ أما نسيج الدماغ فلا يلتئم في أكثره متى أُصيب إصابة بالغة. وذلك هو الحساب وراء خوذ الدراجات: جمجمة مع إسفنج حيث قد لا تكفي حماية الجسم نفسها. تأمين رخيص للعضو الذي يدير كل ما عداه.

33.4 تمارين

تمرين 33.1

سمِّ أجزاء الجهاز العصبي الثلاثة ودور كل واحد.

حل

حل التمرين 33.1.

الدماغ: يتلقى كل التقارير، ويتخذ كل القرارات، ويصدر كل الأوامر. والنخاع الشوكي: الكبل الغليظ النازل من الدماغ داخل العمود الفقري. والأعصاب: الخيوط المتفرعة التي تحمل الرسائل بين الدماغ أو النخاع وكل عضو.

تمرين 33.4

ما زمن رد الفعل؟ أعطِ قيمته التقريبية في مهمة بسيطة.

حل

حل التمرين 33.4.

التأخير بين إشارة واستجابة الجسم لها — نحو خُمس ثانية في مهمة بسيطة عند المتمرن، وأكثر قليلًا عند الأطفال.

تمرين 33.5

أعد الحكاية ببطء، كما في المثال 33.3: تدوس على شيء حادّ فتنتفض قدمك بعيدًا. فمن بلّغ، ومن قرر، ومن أطاع؟

حل

حل التمرين 33.5.

جلد القدم بلّغ (لمسًا وألمًا)، والجهاز العصبي قرر التراجع، وعضلات الرجل أطاعت فانتفضت بالقدم بعيدًا. (والتراجع بهذه السرعة يتولاه جزئيًّا النخاع الشوكي نفسه — مكتب الطوارئ في مركز القيادة.)

تمرين 33.6

اذكر خدمتين يديرهما الدماغ من غير أن تفكر فيهما، من الملاحظة 33.4.

حل

حل التمرين 33.6.

يُبقي التنفس ماضيًا ليلًا ونهارًا، ويضبط وتيرة القلب على حاجات الجسم (وكذلك: تخزين الذكريات، والحلم).

تمرين 33.7

لماذا يقود الدماغ المتعب قيادة سيئة؟ سمِّ حاجتين من حاجاته في القضية 33.9.

حل

حل التمرين 33.7.

النوم — وهو وقت حفظ ملفاته وإصلاحاته — وحصة كبيرة ثابتة من طاقة الجسم وأكسجينه. فإذا حُرم أحدهما تباطأ رد فعله، وتشتّت انتباهه، وأساء القرار.

تمرين 33.8

جرّب: أجرِ اختبار المسطرة في الطريقة 33.6، خمس محاولات. واذكر مسافة لقفك المعتادة — وهل حسّنها التمرين.

حل

حل التمرين 33.8.

الجواب مفتوح. واللقفات المعتادة تدور حول 10102020 سنتيمترًا؛ والمحاولات المتعددة تحسّن القيمة وتثبّتها قليلًا في العادة.

تمرين 33.9 ★★

لماذا لا توجد لقفة فورية مهما تكن مهارة اللاقف؟ أجب بخطوات الحلقة الثلاث.

حل

حل التمرين 33.9.

لأن كل لقفة يجب أن تجري الخطوات الثلاث كلها — فتقرير العينين عليه أن يسافر، وعلى الدماغ أن يحسب ويقرر، وعلى الأمر أن يعود وتنقبض العضلات — ولكل خطوة زمنها الحقيقي. والمهارة تقصّر الحلقة؛ ولا شيء يزيلها.

تمرين 33.10 ★★

مستعملًا المثال 33.7: لماذا تطلب قواعد المرور مسافة بين السيارات لا مجرد مكابح جيدة؟ وما الذي يغيّره الانتباه في الحلقة؟

حل

حل التمرين 33.10.

لأن أفضل المكابح لا تعمل إلا بعد أن تجري حلقة السائق — وعلى سرعة الطريق السريع تقطع السيارة نحو 7m7\,\mathrm{m} قبل أن يبلغ الأمر “اكبح!” القدم أصلًا. والفجوة بين السيارات متسع للحلقة. والانتباه يقصّر خطوتي التبليغ والقرار؛ والدماغ المشتَّت يضيف أمتارًا.

تمرين 33.11 ★★★

تحسّنت المشعوذة في الملاحظة 33.8 من غير أن تصير أعصابها أسرع نقلًا. فأي جزء من الحلقة تحسّن بدل ذلك؟ قارن بتمرين عضلة: ما الذي ينمو في كل حالة؟

حل

حل التمرين 33.11.

جزء الدماغ — أي القرار والأمر: فالتمرين مدّ مسالك أفضل، فصارت التقارير نفسها توجَّه إلى الأوامر الصحيحة سريعًا وبلا جهد. أما تمرين العضلة فينمّي قوة العضلة؛ وتمرين المهارة ينمّي توجيه الدماغ. فأحدهما يبني المحرّك، والآخر يبني القائد.

المصطلحات المعرَّفة في هذا الفصل

عرض كل المصطلحات (479) في المسرد