تخطيط دقيق لوصلات عصبية في دماغ فأر يفتح الباب لفهم أعمق لآليات الإدراك البشرية
نجح علماء أعصاب في إنتاج أكبر مخطط للوصلات العصبية وخريطة وظيفية لدماغ الثدييات حتى الآن باستخدام أنسجة من جزء من قشرة دماغ الفأر تختص بوظيفة الإبصار، وهو إنجاز يمكن أن يقدم نظرة ثاقبة حول كيفية عمل الدماغ البشري.
ودرس العلماء بنية الدماغ في عينة نسيجية بحجم حبة رمل تحتوي على أكثر من 200 ألف خلية، منها ما يقارب 84 ألف خلية عصبية وحوالي 524 مليون وصلة بين هذه الخلايا عند ما يسمى بنقاط التشابك العصبية (المشبك العصبي) وهي نقطة الاتصال بين خليتين عصبيتين. وجمعوا في المجمل بيانات تغطي ما يوازي نحو 5.4 كيلومتر من الوصلات العصبية في جزء من الدماغ يعالج المعلومات البصرية الواردة من العينين.
وقال فوريست كولمان عالم الأعصاب من معهد ألين لعلوم الدماغ 'تأتي ملايين نقاط التشابك العصبية ومئات الألوف من الخلايا بأشكال وأحجام متنوعة للغاية وبها تعقيد هائل. يقدم النظر إلى تعقيدها، على الأقل لنا، شعورا بالدهشة إزاء التعقيد الهائل لعقولنا'. وكولمان هو أحد العلماء الرئيسيين المعدين للبحث المنشور اليوم الأربعاء في دورية (نيتشر) العلمية.
والقشرة المخية هي الطبقة الخارجية للدماغ والموقع الرئيسي لعمليات الإدراك في حالة الوعي، والحكم على الأمور، والتخطيط للحركات وتنفيذها.
وقال أندرياس تولياس عالم الأعصاب من كلية بايلور للطب 'دأب العلماء على دراسة بنية الدماغ وتشريحه، بما في ذلك تركيب أنواع الخلايا المختلفة وكيفية ارتباطها ببعضها البعض، لأكثر من قرن. وفي الوقت نفسه، دأبوا على توصيف وظائف الخلايا العصبية، بما في ذلك المعلومات التي تعالجها على سبيل المثال'. وتولياس من بين المعدين الرئيسيين للدراسة.
وأضاف تولياس 'لكن فهم كيفية ظهور الوظائف العصبية على مستوى الدائرة العصبية شكل تحديا لأننا نحتاج لذلك دراسة الوظيفة والتخطيط العصبي في نفس الخلايا معا. تشكل دراستنا أكبر جهد حتى الآن للنظر إلى بنية الدماغ ووظيفته بشكل منهجي في فأر واحد'.
وعلى الرغم من وجود فروق ملحوظة بالطبع بين دماغ الفأر والأدمغة البشرية، فإن المبادئ التنظيمية تظل واحدة بين الأنواع المختلفة من الثدييات.
وأنشأ باحثون في كلية بايلور للطب خريطة للنشاط العصبي في مليمتر مكعب من القشرة البصرية الرئيسية، وذلك بتسجيل استجابات خلايا الدماغ في أثناء ركض فأر الاختبار على جهاز مشي ومشاهدة مجموعة متنوعة من مقاطع الفيديو بما في ذلك من أفلام (ذا ماتريكس). وجرى تعديل الفأر وراثيا لحث هذه الخلايا على إصدار مادة مشعة عندما تنشط الخلايا العصبية.
وجرى تصوير الخلايا العصبية نفسها في معهد ألين. وجُمعت هذه الصور في الأبعاد الثلاثة، واستخدم باحثون من جامعة برينستون الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لإعادة بناء الخلايا العصبية وأنماط ارتباطها.
* 'اكتشاف آليات أساسية للإدراك'
يتألف الدماغ من شبكة من الخلايا، تشمل الخلايا العصبية التي تنشط بمحفزات حسية كالبصر أو الصوت أو اللمس، وترتبط ببعضها البعض عبر نقاط التشابك العصبية. تتضمن الوظيفة الإدراكية التفاعل بين تنشيط الخلايا العصبية والوصلات بين خلايا الدماغ.
ويرى الباحثون فوائد عملية لهذا النوع من الأبحاث.
وقال تولياس 'أولا، يمكن أن يسلط فهم قواعد الوصلات العصبية في الدماغ الضوء على اضطرابات عصبية ونفسية مختلفة، بما في ذلك التوحد والفصام اللذان قد ينشآن عن اختلالات دقيقة في الوصلات العصبية. ثانيا، تمكننا المعرفة الدقيقة لكيفية تشكيل الوصلات العصبية لوظائف الدماغ من اكتشاف آليات أساسية للإدراك'.
ومن أهم النتائج التي سلط العلماء الضوء عليها في البحث هي رسم خريطة لكيفية تنظيم الوصلات التي تشمل فئة واسعة من الخلايا العصبية في الدماغ، وتسمى الخلايا المثبطة. فعندما تنشط، تقلل نشاط الخلايا التي تتصل بها. وهذا على عكس الخلايا المحفزة التي تزيد من احتمال نشاط الخلايا التي تتصل بها. وتمثل الخلايا المثبطة حوالي 15 بالمئة من الخلايا العصبية القشرية.
وقال كولمان 'وجدنا أنماطا أكثر تحديدا من التثبيط مما كان يتوقعه كثيرون، ونحن منهم'.
وأضاف 'لا تتصل الخلايا المثبطة عشوائيا بجميع الخلايا المحفزة المحيطة بها، وإنما تختار أنواعا محددة جدا من الخلايا العصبية لتتصل بها. وعلاوة على ذلك، كان معروفا أن هناك أربعة أنواع رئيسية من الخلايا العصبية المثبطة في القشرة الدماغية، لكن أنماط التحديد تقسم هذه الفئات إلى مجموعات أدق بكثير'.
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
صوت بيروت
منذ 3 ساعات
- صوت بيروت
علماء يطورون مركبات تقضي على طفيلي الملاريا داخل البعوض المقاوم
ذكر باحثون في دورية (نيتشر) العلمية أن الناموسيات قد تصبح مفيدة مجددا في مكافحة الملاريا في المناطق الموبوءة، وذلك باستخدام مادة كيميائية تستهدف الطفيلي المسبب للملاريا في البعوض بدلا من البعوض نفسه. وأدى استخدام المبيدات الحشرية طويلة المفعول في الناموسيات إلى انخفاض كبير في حالات الإصابة بالملاريا والوفيات الناجمة عنها بين عامي 2000 و2015، إلا أن هذه الطريقة أصبحت في نهاية المطاف أقل فعالية بسبب تزايد مقاومة المبيدات الحشرية. وفحص باحثون من كلية هارفارد تي. إتش. تشان للصحة العامة في بوسطن 81 مركبا كيميائيا تجريبيا مضادا للملاريا، وحددوا اثنين منها يمنعان نمو طفيلي الملاريا من خلال استهداف بروتين رئيسي في الطفيلي. وكانت هذه المركبات فعالة حتى ضد البعوض المقاوم للمبيدات الحشرية التقليدية. وقالت فلامينيا كاتيروتشا المشاركة في إعداد الدراسة في بيان 'مكافحة الملاريا بحاجة ماسة إلى الابتكار'. وقالت ألكسندرا بروبست المعدة الرئيسية للدراسة في بيان 'تمكن زملاؤنا في مجال الكيمياء بجامعة أوريجون للصحة والعلوم من إنتاج هذه المركبات بتكلفة زهيدة، وهو ما يسمح بدمج هذا النهج في البنية الأساسية الحالية للناموسيات بتكلفة تنافسية'.
النهار
منذ 3 ساعات
- النهار
دراسة: مركبات كيميائية جديدة تستهدف الطفيلي المسبّب للملاريا في البعوض
البعوض (من الانترنت). ذكر باحثون في دورية "نيتشر" العلمية أنّ الناموسيات قد تصبح مفيدة مجدّداً في مكافحة الملاريا في المناطق الموبوءة، وذلك باستخدام مادة كيميائية تستهدف الطفيلي المسبّب للملاريا في البعوض بدلاً من البعوض نفسه. وأدّى استخدام المبيدات الحشرية طويلة المفعول في الناموسيات إلى انخفاض كبير في حالات الإصابة بالملاريا والوفيات الناجمة عنها بين عامي 2000 و2015، إلّا أنّ هذه الطريقة أصبحت في نهاية المطاف أقل فعالية بسبب تزايد مقاومة المبيدات الحشرية. وفحص باحثون من كلية هارفارد تي. إتش. تشان للصحة العامة في بوسطن، 81 مركباً كيميائيّاً تجريبيّاً مضادّاً للملاريا، وحددوا اثنين منها يمنعان نموّ طفيلي الملاريا من خلال استهداف بروتين رئيسي في الطفيلي. وكانت هذه المركبات فعالة حتى ضد البعوض المقاوم للمبيدات الحشرية التقليدية. وقالت فلامينيا كاتيروتشا، المشاركة في إعداد الدراسة، في بيان، إنّ "مكافحة الملاريا بحاجة ماسة إلى الابتكار". من جهتها، قالت ألكسندرا بروبست، المعدّة الرئيسية للدراسة، في بيان: "تمكن زملاؤنا في مجال الكيمياء بجامعة أوريجون للصحة والعلوم من إنتاج هذه المركبات بتكلفة زهيدة، وهو ما يسمح بدمج هذا النهج في البنية الأساسية الحالية للناموسيات بتكلفة تنافسية".
الجمهورية
٠٣-٠٥-٢٠٢٥
- الجمهورية
"إنجازٌ علميّ جديد": اكتشاف المنطقة المسؤولة عن الوعي في الدماغ
في مسعى لتحديد أجزاء الدماغ المسؤولة عن الوعي، أجرى علماء الأعصاب قياسات للنشاط الكهربائي والمغناطيسي، بالإضافة إلى تدفق الدم، في أدمغة 256 شخصا في 12 مختبرا في أنحاء الولايات المتحدة وأوروبا والصين أثناء مشاهدة المشاركين صورا متنوعة. وتتبعت القياسات النشاط في أجزاء مختلفة من الدماغ. ووجد الباحثون أن الوعي قد لا ينشأ في الجزء "الذكي" من الدماغ، وهي المناطق الأمامية حيث تحدث عملية التفكير التي نمت تدريجيا في عملية التطور البشري، لكنه قد ينشأ في المناطق الحسية في الجزء الخلفي من الدماغ الذي يعالج الإبصار والسمع. وقال عالم الأعصاب كريستوف كوك من معهد ألين في سياتل وهو أحد المعدّين الرئيسيين للدراسة المنشورة الأسبوع الماضي في دورية "نيتشر" العلمية: "لماذا كل هذا مهم؟. إذا أردنا أن نفهم ركيزة الوعي ومن يملكها، البالغون والأطفال قبل اكتساب اللغة والجنين في الثلث الثاني من الحمل والكلب والفأر والحبار والغراب والذبابة، فنحن بحاجة إلى تحديد الآليات الأساسية في الدماغ". وعُرضت صور وجوه أشخاص وأشياء مختلفة على المشاركين في الدراسة. وذكر كوك "الوعي هو الشعور الذي نحس به عند رؤية رسم محمصة خبز أو وجه شخص. الوعي ليس السلوك المرتبط بهذا الشعور، على سبيل المثال الضغط على زر أو قول (أرى فلانا)". واختبر الباحثون نظريتين علميتين رائدتين حول الوعي. وبموجب نظرية "مساحة العمل العصبية الشاملة"، يتجسد الوعي في مقدمة الدماغ، ثم تنتشر المعلومات المهمة على نطاق واسع في جميع أنحائه. أما بموجب نظرية "المعلومات المتكاملة"، فينبع الوعي من تفاعل أجزاء مختلفة من الدماغ وتعاونها، إذ تعمل هذه الأجزاء معا لدمج المعلومات المستقبلة في حالة الوعي. ولم تتفق النتائج مع أي من النظريتين. أين يقع الوعي؟ أوضح كوك متسائلا "أين توجد العلامات العصبية التي تدل على الوعي في الدماغ؟ ببساطة شديدة، هل هي في مقدمة القشرة المخية، أي الطبقة الخارجية من الدماغ، مثل القشرة الجبهية، مثلما تنبأت نظرية مساحة العمل العصبية الشاملة؟". والقشرة الجبهية الأمامية هي التي تجعل جنسنا البشري فريدا من نوعه، فهي التي تحفز العمليات المعرفية العليا مثل التخطيط واتخاذ القرار والتفكير والتعبير عن الشخصية وتعديل السلوك الاجتماعي. ومضى كوك في تساؤلاته "أم أن علامات (الوعي) موجودة في المناطق الخلفية من القشرة؟". والقشرة الخلفية هي المنطقة التي تحدث فيها معالجة السمع والإبصار. وتابع قائلا: "هنا، تصب الأدلة بشكل قاطع في مصلحة القشرة الخلفية. إما أن المعلومات المتعلقة بالوعي لم يُعثر عليها في الأمام، وإما أنها كانت أضعف بكثير من تلك الموجودة في الخلف. وهذا يدعم فكرة أن الفصوص الجبهية، وإن كانت ضرورية للذكاء والحكم والاستدلال... إلخ، لا تشارك بشكل حاسم في الرؤية، أي في الإدراك البصري في حالة الوعي". ومع ذلك، لم تتمكن الدراسة من تحديد ما يكفي من الاتصالات التي تستمر للمدة التي تستغرقها تجربة الوعي في الجزء الخلفي من الدماغ لدعم نظرية المعلومات المتكاملة. وتوجد تطبيقات عملية لتكوين فهم أعمق لديناميات الوعي في الدماغ. وحول ذلك، قال كوك إن ذلك سيكون مهما لكيفية تعامل الأطباء مع المرضى في حالات الغيبوبة أو متلازمة اليقظة بلا استجابة، وهي حالة يكونون فيها مستيقظين ولكن لا تظهر عليهم أي علامات على الوعي بسبب إصابة دماغية أو سكتة دماغية أو سكتة قلبية أو جرعة زائدة من المخدرات أو أسباب أخرى. ومن بين هؤلاء المرضى، يموت ما بين 70 إلى 90 بالمئة بسبب اتخاذ قرار بسحب العلاج الذي يدعم الحياة. وذكر كوك "مع ذلك، نعلم الآن أن حوالي ربع المرضى في حالة الغيبوبة أو متلازمة اليقظة بلا استجابة يكونون واعين، وعيا خفيا، ومع ذلك لا يستطيعون الإشارة إلى ذلك"، في إشارة إلى بحث منشور العام الماضي في دورية "نيو إنغلاند" الطبية. وأضاف "ستمكننا معرفة آثار الوعي في الدماغ من أن نرصد بشكل أفضل هذا الشكل غير الظاهر من (الوجود) دون القدرة على الإشارة".
