علماء ينتجون مخططاً دقيقاً لتوصيلات دماغ الفأر

أنتج علماء الأعصاب أكبر مخطط توصيلات عصبية وخريطة وظيفية لدماغ الثدييات حتى الآن، باستخدام أنسجة من جزء من قشرة دماغ فأر مسؤول عن الرؤية، وهو إنجاز قد يُقدم فهماً أعمق لكيفية عمل الدماغ البشري.
وحدد العلماء البنية الدماغية في عينة نسيجية بحجم حبة رمل، تحتوي على أكثر من 200 ألف خلية، بما في ذلك ما يقرب من 84 ألف خلية عصبية تُسمى الخلايا العصبية، ونحو 524 مليون وصلة بين هذه الخلايا عند نقاط اتصال تُسمى المشابك العصبية.
وفي المجمل، جمعوا بيانات تغطي نحو 3.4 ميل (5.4 كيلومتر) من التوصيلات العصبية في جزء من الدماغ يُعالج المعلومات البصرية من العينين.
وقال عالم الأعصاب فورست كولمان، من معهد «ألين» لعلوم الدماغ، وأحد العلماء الرائدين في البحث الذي نُشر، اليوم الأربعاء، في مجلة «نيتشر»: «تأتي ملايين المشابك العصبية ومئات الآلاف من الخلايا بتنوع كبير في الأشكال والأحجام، وتحتوي على تعقيد هائل... النظر إلى تعقيدها يمنحنا شعوراً بالرهبة إزاء التعقيد الهائل لعقولنا».
القشرة المخية هي الطبقة الخارجية للدماغ، وهي الموقع الرئيسي للإدراك الواعي، والأحكام، وتخطيط الحركات وتنفيذها. وقال عالم الأعصاب أندرياس تولياس من كلية «بايلور» للطب، وأحد رواد البحث: «يدرس العلماء بنية الدماغ وتشريحه - بما في ذلك مورفولوجيا أنواع الخلايا المختلفة وكيفية ارتباطها - منذ أكثر من قرن».
وأضاف: «مع ذلك، كان فهم كيفية ظهور الوظيفة العصبية على مستوى الدائرة العصبية أمراً صعباً، إذ نحتاج إلى دراسة كلٍّ من الوظيفة والتوصيلات العصبية في الخلايا العصبية نفسها. وتمثل دراستنا أكبر جهد حتى الآن لتوحيد بنية الدماغ ووظيفته بشكل منهجي داخل فأر واحد».
رغم وجود اختلافات ملحوظة بين أدمغة الفئران والبشر، فإن العديد من المبادئ التنظيمية لا تزال محفوظة لدى مختلف الأنواع.
ركز البحث على جزء من هذه المنطقة يُسمى القشرة البصرية الأولية، وهو جزء من المرحلة الأولى من معالجة الدماغ للمعلومات البصرية وأُجري بواسطة «MICrONS»، وهو اختصار لعبارة «الذكاء الآلي» من «Cortical Networks»، وهو اتحاد علمي يضم أكثر من 150 عالماً من مؤسسات مختلفة.
أنشأ باحثون في كلية «بايلور» للطب خريطة للنشاط العصبي في مليمتر مكعب من القشرة البصرية الأولية من خلال تسجيل استجابات خلايا الدماغ خلال ركض فأر المختبر على جهاز المشي أثناء مشاهدة مجموعة متنوعة من صور الفيديو، بما في ذلك من أفلام «الماتريكس».
عُدِّل الفأر جينياً لجعل هذه الخلايا تُصدر مادة فلورية عند نشاط الخلايا العصبية. ثم صُوِّرت الخلايا العصبية نفسها في معهد «ألين».
جُمعت هذه الصور ثلاثية الأبعاد، واستخدم باحثو جامعة «برينستون» الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لإعادة بناء الخلايا العصبية وأنماط ارتباطها.
يتكون الدماغ من شبكة من الخلايا، بما في ذلك الخلايا العصبية التي تُنشَّط بواسطة مُحفِّزات حسية مثل البصر أو الصوت أو اللمس، وتتصل ببعضها البعض عبر نقاط تشابك عصبي. تتضمن الوظيفة الإدراكية التفاعل بين تنشيط الخلايا العصبية والارتباطات بين خلايا الدماغ.
يرى الباحثون فوائد عملية من هذا النوع من الأبحاث. وقال تولياس: «أولاً، يُمكن لفهم قواعد توصيلات الدماغ أن يُسلِّط الضوء على مُختلف الاضطرابات العصبية والنفسية، بما في ذلك التوحد والفصام، التي قد تنشأ عن تشوهات دقيقة في التوصيلات العصبية. ثانياً، إن المعرفة الدقيقة لكيفية تشكيل التوصيلات العصبية لوظائف الدماغ تُتيح لنا اكتشاف الآليات الأساسية للإدراك».
من النتائج الرئيسية التي سُلِّط الضوء عليها في البحث، رسم خريطة لكيفية تنظيم الاتصالات التي تشمل فئة واسعة من الخلايا العصبية في الدماغ تُسمى الخلايا المثبطة. عندما تنشط هذه الخلايا، فإنها تُقلل نشاط الخلايا التي تتصل بها. وهذا على عكس الخلايا المُثيرة، التي تزيد من احتمالية نشاط الخلايا التي تتصل بها.
تُمثل الخلايا المثبطة نحو 15 في المائة من الخلايا العصبية القشرية. وقال كولمان: «لقد وجدنا أنماط تثبيط أكثر تحديداً بكثير مما توقعه الكثيرون، بمن فيهم نحن». وأضاف: «لا تتصل الخلايا المثبطة عشوائياً بجميع الخلايا المُثيرة المحيطة بها، بل تختار أنواعاً محددة جداً من الخلايا العصبية للاتصال بها. علاوة على ذلك، كان من المعروف وجود أربعة أنواع رئيسية من الخلايا العصبية المثبطة في القشرة المخية، لكن أنماط التحديد تُقسّم هذه الفئات إلى مجموعات أدق بكثير».

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

Independent عربية

منذ 2 أيام

• Independent عربية

اكتشاف مجرة "ضخمة" تشكلت في المرحلة المبكرة للكون

أظهرت دراسة نشرت أمس الأربعاء في مجلة "نيتشر" العلمية، أن الكون كان لا يزال صغيراً عندما تشكلت فيه مع ذلك المجرة الحلزونية الضخمة "J0107a" ذات التدفقات الغازية الكبيرة، بالنسبة إلى تلك الحقبة البعيدة التي شهدت وفرة في ولادة النجوم. ونقل بيان للمرصد الفلكي الوطني الياباني وجامعة ناغويا عن كبير معدي هذه الدراسة شو هوانغ، وصفه بـ"الضخمة" المجرة "J0107a"، التي كانت موجودة عندما كان عمر الكون 2.6 مليار سنة فحسب، أي ما يعادل خمس عمره الراهن. وتبلغ كتلة "J0107a" أكثر من 10 أضعاف كتلة مجرة درب التبانة التي ينتمي إليها كوكب الأرض، وتشبهها في كونها مجرة حلزونية ضلعية، أي أنها قرص يمر في وسطه شريط من الغاز والنجوم، ومزود بأذرع منحنية. وشرحت أستاذة علم الفلك في جامعة سوينبورن للتكنولوجيا في أستراليا ديان فيشر في مقالة مصاحبة أن المشكلة تكمن في أن مثل هذه الأشرطة من الغاز والنجوم "لا يتوقع ظهورها في الكون المبكر جداً"، لأنها "أنظمة متطورة جداً ومنظمة بصورة جيدة، وتستغرق وقتاً طويلاً حتى تتشكل". إنتاج كثيف للنجوم تتميز مجرة "J0107a" أيضاً بأن نسبة الغاز الموجودة في شريطها مرتفعة جداً وتبلغ نحو 50 في المئة، مقارنة بـ10 في المئة للمجرات الشريطية الأكثر حداثة. يتدفق جزء من هذه الكتلة من الغاز نحو مركز المجرة، إذ يغذي تكوين النجوم بوتيرة كبيرة جداً، أعلى بـ300 مرة من معدل مجرة درب التبانة. وفي شريطها وحده، تنتج "J0107a" ما يعادل 500 شمس في السنة. وقد يكون وقود الغاز الذي يسمح بهذا التكوين مسؤولاً أيضاً، وفقاً للدراسة، عن نشاط مركز المجرة الذي قدر سطوعه بما يعادل 700 مليار شمس. ولا يشكل هذا النشاط المكثف مفاجأة في ذاته، إذ أشارت ديان فيشر إلى أن "غالبية النجوم تشكلت خلال هذه الحقبة العاصفة الغنية بالغاز". اقرأ المزيد يحتوي هذا القسم على المقلات ذات صلة, الموضوعة في (Related Nodes field) التطور التكنولوجي أدى بدء العمل عام 2022 بتلسكوب "جيمس ويب" الفضائي، بعد "هابل"، إلى تطور كبير في مجال المراقبة الفلكية، من خلال الكشف أولاً عن وجود فائض من المجرات مقارنة بتوقعات النماذج، مع هياكل أكثر إشراقاً وربما تشكلت في وقت أبكر مما كان يعتقد. والأهم أن "هابل" كان يرصد خصوصاً أشكالاً غير منتظمة، فيما يرصد "جيمس ويب" أجساماً منظمة بصورة لا مثيل لها. وأكمل فريق علماء الفلك من المؤسسات اليابانية بقيادة شو هوانغ ملاحظاتهم باستخدام تلسكوب "ألما" الراديوي العملاق الكائن في صحراء أتاكاما في تشيلي، وأتاح هذا التلسكوب دراسة توزيع وطريقة عمل جزيئات الغاز. وتحيط بالمجرة "J0107a"، وتدعم نموها سحابة عملاقة يبلغ قطرها 120 ألف سنة ضوئية، أي أكبر من مجرة درب التبانة.

الشرق السعودية

منذ 2 أيام

• الشرق السعودية

باحثون يكتشفون مسارات جينية "واعدة" لعلاج مرض ألزهايمر

تمكن باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بالتعاون مع كلية الطب في جامعة هارفارد، من تحديد أهداف دوائية جديدة محتملة لعلاج أو الوقاية من مرض ألزهايمر، عبر تحليل بيانات ضخمة متعددة المصادر، بعضها مأخوذ من الإنسان، وأخرى من ذباب الفاكهة. توصلت الدراسة، المنشورة في دورية "نيتشر كوميونيكيشنز" (Nature Communications)، إلى الكشف عن مسارات جينية وخلوية، لم تكن مرتبطة سابقاً بألزهايمر، منها مسار له علاقة بإصلاح الحمض النووي، في تطور قد يمهد الطريق لاستراتيجيات علاجية مختلفة تماماً عن المعالجات التقليدية التي ركزت لعقود على إزالة ترسبات "الأميلويد" من الدماغ. اعتمد الفريق في جزء من دراسته على نموذج لذباب الفاكهة، إذ حذفت الباحثة ميل فيني، أستاذة علم الأمراض الوراثية في هارفارد، كل جين محفوظ يُعبّر عنه في الخلايا العصبية للذباب، ثم راقبت أثر ذلك على توقيت ظهور علامات التحلل العصبي. مرض ألزهايمر وأسفرت هذه التجربة عن تحديد نحو 200 جين تُسرّع من ظهور أعراض التنكس العصبي، بعضها معروف مثل جينات البروتين المسبق للأميلويد، لكن بعضها الآخر لم يكن مرتبطاً من قبل بألزهايمر. واستخدم الباحثون خوارزميات جديدة، سمحت بربط هذه الجينات بعمليات خلوية، ومسارات وظيفية معينة، عبر دمج بيانات الذباب مع بيانات جينية من أنسجة دماغية بشرية لأشخاص مصابين بألزهايمر بعد الوفاة. يقول المؤلف الرئيسي للدراسة، إرنست فرانكل، الأستاذ في قسم الهندسة البيولوجية: "كل الأدلة تشير إلى أن ألزهايمر ناتج عن تداخل عدة مسارات مختلفة، ولهذا السبب ربما فشلت معظم الأدوية الحالية في علاجه بفاعلية. سنحتاج إلى مجموعة من العلاجات التي تستهدف جوانب مختلفة من هذا المرض المعقّد". ويضيف فرانكل أنه حتى لو كانت فرضية "الأميلويد" صحيحة، فإنها قد لا تكون كافية وحدها لشرح كل الحالات. لذلك، يمكن أن يكون البحث عن عوامل أخرى المفتاح لكبح، أو حتى عكس مسار المرض. تعديل الحمض النووي الريبي ركّز الباحثون على مسارين خلويين أظهر التحليل أنهما مرتبطان بمرض ألزهايمر. والمسار الأول، الذي يسمى "تعديل الحمض النووي الريبي"، يقول إن فقدان أحد جيني MEPCE أو HNRNPA2B1 يزيد من قابلية الخلايا العصبية للتضرر من تشابكات بروتين "تاو" المرتبطة بالمرض. وقد تم تأكيد ذلك من خلال تجارب على ذباب الفاكهة، وخلايا عصبية بشرية مأخوذة من خلايا جذعية. ويُنتج الجين MEPCE بروتيناً يُسهم في تثبيت مجمّع جزيئي داخل نواة الخلية يُدعى "7SK"، وهو مجمّع يلعب دوراً في تنظيم نسخ الجينات، أي في تحديد متى وكيف يتم تشغيل الجينات داخل الخلية. ومن خلال هذا الدور التنظيمي، يُساهم الجين MEPCE في الحفاظ على التوازن في نشاط الجينات، خصوصاً تلك المسؤولة عن نمو الخلايا العصبية ووظائفها. وقد كشفت الدراسة التي أجراها باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن نقص نشاط هذا الجين أو تعطّله يزيد من قابلية الخلايا العصبية للتأثّر بتشابكات بروتين "تاو" السامة، التي تعتبر من السمات الأساسية في تطور مرض ألزهايمر، مما يشير إلى أن هذا الجين يلعب دوراً وقائياً مهماً ضد التدهور العصبي. فيما يُنتج جين HNRNPA2B1 بروتيناً وظيفته الرئيسية هي التعامل مع الحمض النووي الريبي داخل نواة الخلية، حيث يُشارك في عمليات مثل نقل هذا الحمض من النواة إلى السيتوبلازم، وتنظيم كيفية ترجمته إلى بروتينات. ويُعد هذا البروتين عنصراً أساسياً في ما يُعرف بـ"التحكم بعد النسخ"، أي كيف تُستخدم المعلومات الجينية بعد كتابتها على شكل حمض نووي ريبي. وقد ربط الباحثون بين اختلال هذا الجين وبين ضعف قدرة الخلايا العصبية على التعامل مع الضغط الناتج عن وجود تشابكات "تاو"، مما يسرّع من عملية التدهور العصبي. ويمثّل هذا الجين بدوره هدفاً علاجياً جديداً محتملاً؛ إذ إن تحسين نشاطه، أو الحد من تعطّله قد يُقلل من خطر الإصابة، أو من تطور مرض ألزهايمر. مسار إصلاح الحمض النووي أما المسار الثاني، والمعروف باسم "مسار إصلاح الحمض النووي"، فركّز فيه الباحثون على جيني NOTCH1 وCSNK2A1، المعروفين بأدوارهما في تنظيم نمو الخلايا، لكن الجديد هو اكتشاف أن غيابهما يؤدي إلى تراكم تلف في الحمض النووي، عبر آليتين مختلفتين، ما يؤدي بدوره إلى التنكس العصبي. ويقول الباحثون إن الجين NOTCH1 هو أحد الجينات الأساسية التي تلعب دوراً حيوياً في تنظيم نمو الخلايا وتمايزها، أي كيف تتحول الخلايا الجذعية إلى خلايا متخصصة تؤدي وظائف محددة داخل الجسم. ويعمل هذا الجين كجزء من "مسار نوتش" الخلوي، وهو نظام تواصل بين الخلايا يوجّه عملية اتخاذ القرارات الخلوية خلال مراحل تطور الجنين، وكذلك في صيانة الأنسجة لدى البالغين. يُساهم جين NOTCH1 في تنظيم نمو الخلايا العصبية وتجديدها، كما يلعب دوراً في استقرار البيئة المحيطة بالخلايا العصبية. وتشير دراسات حديثة إلى أن تعطّل هذا الجين قد يؤدي إلى تراكم الضرر في الحمض النووي داخل الخلية العصبية، ما يجعلها أكثر عرضة للتلف والموت، وهي آلية يعتقد أنها تساهم في تطور الأمراض التنكسية مثل ألزهايمر. ومع أن هذا الجين كان معروفاً سابقاً بدوره في نمو الخلايا والسرطان، إلا أن ارتباطه بعمليات إصلاح الحمض النووي داخل الخلايا العصبية يُعد اكتشافاً جديداً، يفتح الباب أمام استهدافه في أبحاث علاجات ألزهايمر. ويُشفّر CSNK2A1 لإنتاج وحدة فرعية من إنزيم يُعرف باسم "كيناز الحالة الثانية للبروتين"، وهو إنزيم مسؤول عن إضافة مجموعات فوسفات إلى بروتينات مختلفة داخل الخلية، وهي عملية تُعرف بـ"الفوسفرة"، وهذه العملية أساسية لتنظيم عدد كبير من وظائف الخلية، مثل نموها، وانقسامها، واستجابتها للإشارات، وحتى بقاءها على قيد الحياة. حماية الخلايا العصبية ما يميّز هذا الجين هو أنه نشط جداً في معظم أنواع الخلايا، ويلعب دوراً محورياً في الحفاظ على استقرار البروتينات وتنظيم تفاعلها. وفي السنوات الأخيرة، اكتشفت الأبحاث أن CSNK2A1 قد يكون له دور مهم في الدماغ، خصوصاً في حماية الخلايا العصبية من التلف. وفي الدراسة الجديدة، وجد الباحثون أن تعطّله يرتبط بخلل في عملية إصلاح الحمض النووي داخل الخلايا العصبية، ما يعرّضها للتدهور والموت. والآن، وبعد تحديد هذه الأهداف، يأمل الباحثون في التعاون مع مختبرات أخرى لاستكشاف ما إذا كانت الأدوية التي تستهدفها يمكن أن تحسن صحة الخلايا العصبية. يعمل فرانكل، وباحثون آخرون، على استخدام الخلايا الجذعية المحفزة من مرضى ألزهايمر لتوليد خلايا عصبية يمكن استخدامها لتقييم مثل هذه الأدوية. ويقول فرانكل إن البحث عن أدوية ألزهايمر سيتم تسريعه بشكل كبير عندما تتوفر أنظمة تجريبية جيدة وقوية. ويوضح: "نحن نقترب من مرحلة يجتمع فيها نظامان مبتكران حقاً؛ أحدهما نماذج تجريبية أفضل تعتمد على الخلايا الجذعية المحفزة، والآخر هو النماذج الحاسوبية التي تسمح لنا بدمج كميات هائلة من البيانات. عندما ينضج هذان النظامان في نفس الوقت، وهو ما نحن على وشك رؤيته، أعتقد أننا سنحقق بعض الاختراقات العلمية".

رواتب السعودية

منذ 4 أيام

• رواتب السعودية

التورين في مشروبات الطاقة قد يعزز خطر الإصابة بسرطان الدم

نشر في: 20 مايو، 2025 - بواسطة: خالد العلي كشفت دراسة حديثة عن مخاطر صحية محتملة مرتبطة بمادة »التورين« المستخدمة بشكل شائع في مشروبات الطاقة. وأشارت النتائج إلى أن هذا الحمض قد يساهم في تحفيز نمو الخلايا السرطانية داخل نخاع العظم، مما يزيد من احتمالية الإصابة بسرطان الدم. ونُشرت الدراسة التي أجراها معهد ويلموت للأبحاث التابع لجامعة روتشستر الأمريكية،في مجلة »نيتشر« العلمية المرموقة، حيث أظهرت البيانات أن التورين يعمل بمثابة وقود إضافي يغذي الخلايا السرطانية، مما يساعدها على التكاثر والانتشار بسرعة أكبر. وحذّر الباحثون من الإفراط في استهلاك مشروبات الطاقة، مؤكدين أن الكميات العالية من التورين قد تلعب دورًا مباشرًا في تسريع تطور بعض أنواع السرطان، لاسيما لدى من لديهم استعداد وراثي أو ضعف مناعي. إقرأ أيضًا: بديل شائع للسكر يضر بصحة القلب والدماغ الرجاء تلخيص المقال التالى الى 50 كلمة فقط كشفت دراسة حديثة عن مخاطر صحية محتملة مرتبطة بمادة »التورين« المستخدمة بشكل شائع في مشروبات الطاقة. وأشارت النتائج إلى أن هذا الحمض قد يساهم في تحفيز نمو الخلايا السرطانية داخل نخاع العظم، مما يزيد من احتمالية الإصابة بسرطان الدم. ونُشرت الدراسة التي أجراها معهد ويلموت للأبحاث التابع لجامعة روتشستر الأمريكية،في مجلة »نيتشر« العلمية المرموقة، حيث أظهرت البيانات أن التورين يعمل بمثابة وقود إضافي يغذي الخلايا السرطانية، مما يساعدها على التكاثر والانتشار بسرعة أكبر. وحذّر الباحثون من الإفراط في استهلاك مشروبات الطاقة، مؤكدين أن الكميات العالية من التورين قد تلعب دورًا مباشرًا في تسريع تطور بعض أنواع السرطان، لاسيما لدى من لديهم استعداد وراثي أو ضعف مناعي. إقرأ أيضًا: بديل شائع للسكر يضر بصحة القلب والدماغ المصدر: صدى