بعد مرور أكثر من عقدٍ على اكتشاف دور الخلايا العصبية الهرمية في التمثيل الذهني الذي يمكنها من تحديد الأماكن، ساهم مجموعة من الباحثين البرازيليين والأمريكيين في شرح كيفية تقسيم أجزاء الدماغ للعلماء وتحديد الخلايا العصبية الفرعية التي يمكنها قياس معدل استذكار المعلومات بدقة عالية جدًا.

وأشار أليكسندر كيهارا، أستاذ علم الأعصاب في الجامعة الاتحادية إيه بي سي بولاية ساو باولو بالبرازيل، والباحث المشارك في الدراسة التي نشرتها مجلة سينتفيك ريبورتس، ومؤسسة ساو باولو للأبحاث (FAPESP)، إلى دور العلماء في الكشف عن العلاقة القوية بين النشاط الكهربائي للخلايا العصبية الداخلية المثبطة وسرعة التمثيل داخل الدماغ وذلك من خلال بعض الفحوصات التي أجراها العلماء على الحيوانات.

حُدد أن مكان كلٍ من الخلايا العصبية المثيرة والخلايا العصبية المُثبطة يوجد داخل منطقة الحصين، وهي بنية دماغية ثنائية في الفص الصدغي (خلف الأذنين)، والمسؤولة عن تكوين الذكريات الجديدة، وتحديد القدرة على التعلم، وتوليد العواطف، فضلاً عن دورها المكتشف مؤخرًا في التمثيل المكاني. وتعمل الخلايا العصبية المُثيرة على تنشيط الخلايا العصبية الأخرى، أما الخلايا العصبية المُثبطة فتعمل على وقف هذا النشاط أو منعه. ويمكن لكلٍ من الخلايا العصبية المثيرة والمُثبطة تغيير الإشارات الموجودة داخل الدماغ لتجنب توليد أي نشاط زائد يؤدي لحدوث بعض النوبات داخل الجسم.

وذكرت جوليان ميدوري إيكيبارا، الحاصلة على بكالوريوس في العلوم والتكنولوجيا ودرجة الدكتوراه في علم الأعصاب والإدراك من جامعة (UFABC)، أنه رغم دور كلٍ من الخلايا العصبية المثيرة والمثبطة في تحديد الأماكن، إلا أن الخلايا العصبية المُثبطة تؤدي وظائف إضافية أخرى تميزها عن الخلايا العصبية المُثيرة.

وأوضحت إيكيبرا، مؤلفة هذه الدراسة، بمشاركة بيتر شويت، الباحث في قسم علم النفس بجامعة كاليفورنيا، في لوس أنجلوس (UCLA) في الولايات المتحدة، أنه عند تحليل الفيديوهات المصورة لحركة الخلايا العصبية في الفئران، لاحظ الباحثون تفاعل الخلايا العصبية المُثبطة بشكل مُختلف مع التغيرات البيئية، مثل تغير معدل الدوران واختلاف الحجم. فكانت الخلايا العصبية المُثبطة أكثر استقرارًا من الخلايا العصبية المُثيرة التي تغير تحديد المكان استجابًة للتغيرات البيئية.

وقال كيهارا، وهو المشرف على رسالة دكتوراه الباحثة إيكيبارا، إن هذا السلوك لم يكن يُعرف من قبل، وربما يكون ذو علاقة وطيدة بمهام الذاكرة المسؤولة عن تحديد الأماكن، التي تُمكن الإنسان، على سبيل المثال، من تذكر أماكن غرف منزله فور استيقاظه من النوم دون أي تفكير مسبق.

وأشارت إيكيبارا إلى أن هذه الدراسة هي الأولى التي تُبين وظائف الخلايا المُثبطة، والتي تُمثل أقل من 10% من إجمالي الخلايا العصبية الهرمية. ونشأت فكرة دراسة هذه الخلايا أثناء حصولها على درجة الدكتوراه في الولايات المتحدة 2020-2021، فبعد أن حصلت على منحة من جامعة (FAPESP)، عملت لفترة محددة في مختبر (UCLA) تحت إشراف الأستاذ الدكتور أفيشيك أديكاري، الباحث المقابل لمقالات مجلة ساينتفيك ريبورتس، لتوضيح طريقة تركيب المجهر المصغر المُستخدم في تسجيل النشاط الكهربائي للخلايا العصبية.

وهو الجهاز الذي يستخدمه الباحثون في إجراء مثل هذه التجارب، وطور الباحثون من آليات عمله في جامعة ستانفورد وجامعة كاليفورنيا، ولذلك يشتريه الباحثون بأسعار ثمينة. وقال أدهيكاري، المقيم في ساو باولو، أنه منذ سبعة سنين، درس مجموعة من الباحثين في مختبر (UCLA) مكونات هذا المجهر، وأعدوا تقريرًا مفصلاً يوضح مكوناته يمكن لأي شخص الاطلاع عليه، ويشمل كل المعلومات التي توضح مكوناته وطريقة استخدامه، وهو إنجاز ساعد العديد من الدارسين على معرفة آليات عمله.

وبالإضافة إلى دور المجهر الذي وضحته أيكيبارا، والذي كان له دور كبير في إدخال علوم التكنولوجيا في أبحاث جامعة (UFABC)، كان لدراسة النشاط الكهربائي للخلايا العصبية في الفئران دور مهم أيضًا، حيث أوضحت مهام أجهزة الاستشعار الحيوية وبعض الخوارزميات الأخرى. وأوضحت إيكيبارا أنه في البداية حقن العلماء الفئران بفيروس يحمل أوامر بإصابة الخلايا وتحفيزها على إنتاج بروتين، وتتحول بعد ذلك إلى بروتينات فلورية أثناء تزايد معدل مستويات الكالسيوم بجسم الفأر ويحدث ذلك في حالة نشاط الخلايا.

ووضع العلماء بعد ذلك عدسة أسطوانية فوق منطقة الحصين مع تثبيت المجهر الصغير على سطح الجمجمة لتسجيل النشاط العصبي. ووضعت هذه الحيوانات أثناء إجراء التجربة داخل حاويات تلائم التغير في مقاس الحجم والشكل.

وبعد تسجيل العديد من مقاطع الفيديو الطويلة، استخدم الباحثون نظرية المعلومات والخوارزميات لرسم مخطط يوضح طريقة عمل الخلايا العصبية النشطة، بالإضافة إلى ملاحظة مكان تنقل الفئران داخل الحاويات.

وأوضح أدهيكاري لمؤسسة ساو باولو للأبحاث (FAPESP) قدرة الباحثين على التنبؤ الدقيق لمكان وجود الفأر في البيئة بمجرد النظر إلى مخطط الخلايا العصبية المنشطة كهربائيًا، دون الحاجة إلى مشاهدة مقاطع الفيديو.

ووفقًا لما ذكرته أيكيبارا، تساهم هذه الاكتشافات في تحسين معرفة الطريقة التي يمكن للإنسان من خلالها معرفة الأماكن وتحديد المواقع المختلفة. وذكرت أيكيبارا، بناءً على بحث سابق حول مدى تأثير عدم وجود غاز الأكسجين عند الولادة على دماغ الفأر البالغ، أن هذه الاكتشافات الأخيرة تُشير إلى طرق للمًضي قدمًا في تحليل صعوبة قدرة الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر والأمراض التنكسية العصبية الأخرى على معرفة الطرق الجديدة وتحديد المواقع المختلفة.

وأضافت أن عدم توفر الأكسجين عند الولادة يؤدي إلى اضطرابات في الذاكرة المسؤولة عن تحديد الأماكن، وحدوث تغيرات في الخلايا العصبية المُثبطة.

المصدر: https://medicalxpress.com

ترجمة: فاطمة يحيى رجب

لينكد إن: fatma-yehia

مراجعة وتدقيق: زينب محمد