اختراق علمي.. اكتشاف إشارة جديدة في المخ البشري

حدد العلماء شكلاً فريدًا من أشكال الرسائل الخلوية التي تحدث في المخ البشري، الأمر الذي يكشف أن أمامنا الكثير من الألغاز والمعجزات التي نجهلها عن الجسد الإنساني.

ومن المثير للاهتمام أن هذا الاكتشاف يشير إلى أن أدمغتنا قد تكون وحدات حسابية أقوى مما كنا نعتقد، وفقا لمجلة ساينس ألرت.

في عام 2020، أبلغ باحثون من معاهد في ألمانيا واليونان عن آلية في الخلايا القشرية الخارجية للدماغ تنتج إشارة متدرجة جديدة من تلقاء نفسها، وهي إشارة يمكن أن تزود الخلايا العصبية الفردية بطريقة أخرى لتنفيذ وظائفها المنطقية.

من خلال قياس النشاط الكهربائي في أجزاء من الأنسجة التي تمت إزالتها أثناء الجراحة على مرضى الصرع وتحليل بنيتها باستخدام المجهر الفلوري، وجد أطباء الأعصاب أن الخلايا الفردية في القشرة لا تستخدم فقط أيونات الصوديوم المعتادة للإطلاق، ولكن الكالسيوم أيضًا.

أطلق هذا المزيج من الأيونات الموجبة الشحنة موجات من الجهد الكهربي لم يسبق لها مثيل من قبل، ويشار إليها باسم جهود الفعل التغصنية بوساطة الكالسيوم.

غالبًا ما تتم مقارنة الأدمغة - وخاصة تلك التي تنتمي إلى النوع البشري - بأجهزة الكمبيوتر. التشبيه له حدوده، ولكن على بعض المستويات يؤدون المهام بطرق مماثلة.

كلاهما يستخدم قوة الجهد الكهربائي للقيام بعمليات مختلفة. في أجهزة الكمبيوتر يكون ذلك على شكل تدفق بسيط للإلكترونات عبر تقاطعات تسمى الترانزستورات.

في الخلايا العصبية، تكون الإشارة على شكل موجة من قنوات الفتح والإغلاق التي تتبادل الجزيئات المشحونة مثل الصوديوم والكلوريد والبوتاسيوم. تسمى هذه النبضة من الأيونات المتدفقة بإمكانات الفعل.

وبدلا من الترانزستورات، تدير الخلايا العصبية هذه الرسائل كيميائيا في نهاية الفروع التي تسمى التشعبات.

قال ماثيو لاركوم، عالم الأعصاب بجامعة هومبولت، لوالتر بيكويث في الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في يناير 2020: “إن التشعبات أساسية لفهم الدماغ لأنها ترتبط بتحديد القوة الحسابية للخلايا العصبية المفردة”.

التشعبات هي إشارات المرور لنظامنا العصبي. إذا كانت إمكانات الفعل كبيرة بما فيه الكفاية، فمن الممكن أن تنتقل إلى أعصاب أخرى، والتي يمكن أن تمنع الرسالة أو تنقلها.

يمكن القول إنه لا يوجد مكان أكثر تعقيدًا من هذا في الجزء الخارجي الكثيف والمتجعد من الجهاز العصبي المركزي البشري. القشرة الدماغية. تكون الطبقتان الثانية والثالثة الأعمق سميكتين بشكل خاص، ومليئتين بالفروع التي تؤدي وظائف عالية المستوى نربطها بالإحساس والفكر والتحكم الحركي.

وألقى الباحثون نظرة فاحصة على أنسجة هذه الطبقات، وربطوا الخلايا بجهاز يسمى المشبك الجسدي التغصني لإرسال إمكانات نشطة لأعلى ولأسفل كل خلية عصبية، وتسجيل إشاراتها.

وقال لاركوم: "كانت هناك لحظة اكتشاف عندما رأينا إمكانات العمل التغصنية لأول مرة".

للتأكد من أن أي اكتشافات لم تكن مقتصرة على الأشخاص المصابين بالصرع، فحص العلماء نتائجهم مرتين في عدد قليل من العينات المأخوذة من أورام المخ.

وبينما أجرى الفريق تجارب مماثلة على الفئران، كانت أنواع الإشارات التي لاحظوها تطن عبر الخلايا البشرية مختلفة تمامًا.

والأهم من ذلك، عندما حقنوا الخلايا بحاصرات قنوات الصوديوم التي تسمى tetrodotoxin، تمكنوا من العثور على إشارة. ولم يهدأ كل شيء إلا عن طريق منع الكالسيوم.

العثور على إمكانات العمل بوساطة الكالسيوم أمر مثير للاهتمام بما فيه الكفاية. لكن نمذجة الطريقة التي يعمل بها هذا النوع الجديد الحساس من الإشارات في القشرة الدماغية كشفت عن مفاجأة.

إن كيفية ترجمة هذه الأداة المنطقية الجديدة المحصورة في خلية عصبية واحدة إلى وظائف أعلى هو سؤال يجب على الباحثين المستقبليين الإجابة عليه.