طريقة جديدة لتخطيط الدماغ

ظلّ موضوع الوعي محيّراً لعلماء الأعصاب طوال سنوات من البحث. وعلى الرغم من تحسّن قدرتنا على فهم الدماغ البشري، إلا أنه ليس لدينا أي تفسير لكيفية إنشاء الدماغ للوعي. ولكن إحدى الطرق الجديدة لتخطيط الدماغ وإعادة بنائه بشكل رقمي قد تزوّدنا بالمعلومات التي نحن بأمس الحاجة إليها في سبيل البحث عن إجابة.

انقر هنا لاستعراض مخطط المعلومات الرسومي بالكامل
انقر هنا لاستعراض مخطط المعلومات الرسومي بالكامل

ويُذكر بأنه من الشاق إجراء الطرق التقليدية لتخطيط الدماغ لتتتبّع كافة فروع إحدى الخلايا العصبية. إذ يقوم الباحثون عادةً بحقن الصبغة داخل الخلايا، وتقسيم الدماغ إلى عدة أقسام، ومن ثم تتبّع مسار الخلايا العصبية المصبوغة بشكل يدوي. ومن النادر أن يتم تتبّع خلية عصبية بشكل كامل عبر العضو بأكمله. إلا أن الطريقة الجديدة تتطلب جهداً ووقتاً أقل، وهي قابلة للقياس، وتكون جائرة بشكل أقل.

وقد تم تطوير هذه التقنية من قبل فريق يشرف عليه كريستوف كوك، وهو رئيس معهد ألين لعلوم الدماغ في مدينة سياتل بولاية واشنطن. وفي اجتماع مبادرة أبحاث الدماغ من خلال الارتقاء بالتقنيات العصبية المبتكرة (BRAIN) في بيثيسدا بولاية ميريلاند في وقت سابق من هذا الشهر، أوضح كوك كيف كشفت طريقة التخطيط ثلاثي الأبعاد هذه عن أشياء جديدة بخصوص طبقة العائق – وهو عبارة عن طبقة رقيقة وصغيرة من الخلايا في الدماغ – والتي يعتقد كوك بأنها مقرّ الوعي عند كل من الفئران والبشر.

وتم التوصل إلى النتائج من نماذج الدماغ التي تم تخطيطها من إحدى سلالات الفئران التي قام كوك وزملاؤه بتعديلها هندسياً. إذ صممت هذه الفئران بحيث يؤدي تعرضها لبعض الأدوية إلى تفعيل جينات خاصة في الخلايا العصبية لمنطقة لعائق. وعندما تم تقديم كمية صغيرة من الدواء، تحفّز عدد قليل من الخلايا العصبية بما يكفي لتفعيل هذه الجينات. وأسفر رد الفعل هذا عن إنتاج بروتين تألّقي أخضر اللون ينتشر في جميع أنحاء الخلية العصبية. وباستخدام 10 آلاف صورة مقطعية لدماغ الفئران وبرنامج كمبيوتر، أنشأ الباحثون نموذجاً ثلاثي الأبعاد للخلايا العصبية الثلاثة المتألّقة.

الخلية العصبية الضخمة

أبدى كوك اندهاشه من حجم الخلايا العصبية الثلاثة، والتي امتدت عبر كل من نصفي الدماغ. وكانت إحدى هذه الخلايا الثلاثة ضخمة جداً لدرجة أنها التفت حول محيط الدماغ مثل "إكليل الشوك"، حسب كوك. وعلاوة على ذلك، فقد بدت هذه الخلايا العصبية الثلاثة لمنطقة العائق متصلة بمعظم - إن لم يكن جميع - الأجزاء الخارجية من الدماغ والتي تستقبل المعلومات الحسية وتدفع السلوك. ويبدو بأن هذه النتائج تعزز من اعتقاد كوك بأن منطقة العائق تشارك في إنشاء الوعي من خلال تنسيق المدخلات والمخرجات.

حقوق الصورة: معهد ألين لعلوم الدماغ
حقوق الصورة: معهد ألين لعلوم الدماغ

ويقول رفائيل يوستي - وهو عالم أعصاب من جامعة كولومبيا في مدينة نيويورك – في حديثه إلى مجلة نيتشر: "إن طريقة كوك جديرة تماماً بالإعجاب". ومع ذلك، فهو غير مقتنع بأن البحث يثبت ارتباط منطقة العائق في الوعي، حيث أضاف: "إن الأمر أشبه بمحاولة تفسير اللغة ونحن لا نعرف الأبجدية". ويعتقد يوستي بأن طريقة التخطيط هذه ستكون مفيدة بشكل خاص لتحديد مختلف أنواع الخلايا في الدماغ، الأمر الذي قد يطوّر الأبحاث لفهم آلية عمل الدماغ.

وعلى الرغم من أن هذه الطريقة قد تكون مكلفة للغاية لتخطيط جميع الخلايا العصبية على نطاق واسع، إلا أن كوك يعتزم مواصلة تخطيط تلك الخلايا التي تتفرع عن منطقة العائق، ولذا فإننا قد ندرك قريباً مكان تواجد الوعي في الدماغ.