دراسة: خلايا المخ أكثر مرونة مما كان يُعتَقد سابقا

الخلايا العصبية هي الخلايا الموجودة في الدماغ المسؤولة عن إرسال الرسائل إلى باقي الجسم، وقد اعتقد العلماء منذ فترة طويلة أنها تستقر في نوع فرعي واحد بمجرد تطورها من الخلايا الجذعية.

تكشف دراسة بحثية جديدة أجراها Braingeneers، وهي مجموعة تعاونية من الباحثين من جامعة كاليفورنيا سانتا كروز وجامعة كاليفورنيا سان فرانسيسكو، أن هذه الطريقة التقليدية في التفكير بشأن مصير الخلايا العصبية قد لا تكون صحيحة.

يتناول بحث نُشر في مجلة iScience هذا المشروع، الذي يعكس خبرة فريق Braingeneers في استخدام العضيات الدماغية - وهي نماذج ثلاثية الأبعاد لأنسجة الدماغ - لاكتشاف أسرار نمو الدماغ.

ويمكن لأفكارهم أن تساعد العلماء على فهم كيفية تأثير الأنواع الفرعية من الخلايا العصبية على حالات النمو العصبي والوظيفة العامة للدماغ.

قال محمد موستاجو-رادجي، الباحث في معهد سانتا كروز لعلم الجينوم بجامعة كاليفورنيا والمؤلف الرئيسي للدراسة: "هذا يتعارض مع فكرة ثبات الهوية العصبية تمامًا. إنه يدفعنا جميعًا إلى إعادة التفكير في كيفية تكوين الخلايا العصبية والحفاظ عليها، وتأثير البيئة في هذه العملية".

نماذج فريدة من نوعها

هناك نوعان رئيسيان من الخلايا العصبية في القشرة المخية ، وهي الطبقة الخارجية من الدماغ: الخلايا العصبية المثيرة، والتي تُشكل 80% من الخلايا العصبية، أو الخلايا العصبية المثبطة، والتي تُشكل 20% المتبقية. وتُشكل الخلايا العصبية المثبطة في القشرة المخية (60%) خلايا عصبية إيجابية للبارفالبيومين.

تتحكم هذه الخلايا المثبطة في مرونة الدماغ، مما يؤثر على الفترة الزمنية التي يتمكن فيها الشخص من تعلم لغة جديدة دون لكنة، أو تعزيز حواس أخرى بعد فقدان إحداها.

كما يُعترف بمشاركتها في العديد من اضطرابات النمو العصبي، بما في ذلك التوحد والفصام.

تُظهر هذه الورقة البحثية أن العلماء تمكنوا من تكوين عدد كبير من الخلايا العصبية الموجبة للبارفالبومين في النماذج الحية في المختبر، وهي المرة الأولى التي يتمكن فيها العلماء من إنتاج أكثر من مجرد عدد قليل من هذه الخلايا.

زُرعت هذه الخلايا الدماغية في عضيات دماغية وزُرعت داخلها، ويعتقد الباحثون أن البنية ثلاثية الأبعاد، التي تُحاكي الدماغ بشكل أدق، ربما كانت مفتاح هذا الإنجاز العلمي.

قال موستاجو-رادجي: "أعتقد أن جزءًا من الحل يكمن في أن تجربة النماذج ثنائية الأبعاد لا تُجدي نفعًا. نحن نُقدم ما أعتقد أنه أول دليل على الحاجة إلى بيئة ثلاثية الأبعاد، قد يُشكل هذا تحديًا لنا لنُفكر في أنواع الخلايا الأخرى التي لا نزال لا نستطيع إنتاجها في المختبر، وذلك لأننا كنا نعتقد دائمًا أنه يُمكن إنتاج كل شيء بتقنية ثنائية الأبعاد، لكنها في الواقع تحتاج إلى بيئة ثلاثية الأبعاد".

إن القدرة على إنتاج هذه الخلايا العصبية الإيجابية للبارفالبومين والحفاظ عليها في المختبر تفتح الباب أمام مجموعة واسعة من الأبحاث حول هذه الأنواع المهمة من الخلايا.

يمكن للعلماء معرفة المزيد عن دورها في أمراض النمو العصبي والدماغ ككل.

عند التفكير في تجميع نماذج الدماغ، يُعدّ عدم رصد هذا النوع من الخلايا أمرًا بالغ الأهمية، كما قال موستاجو-رادجي. وأضاف: "الآن، يُمكننا تصميم نموذج أكثر واقعية للدماغ".

تغيير الهوية

وبعد ذلك، لتحدي فكرة أن هذه الخلايا لها هوية ثابتة، قام الباحثون بالتحقيق في كيفية تأثير البيئة الخارجية المحيطة بالأنواع الفرعية من الخلايا العصبية على هوية الخلية.

لتحقيق ذلك، أخذوا نوعًا آخر من الخلايا العصبية المثبطة، تُسمى خلايا السوماتوستاتين، وأضيفوها إلى نموذج العضو ثلاثي الأبعاد.

ولاحظوا أنه في هذه الظروف، تحولت بعض خلايا السوماتوستاتين إلى خلايا عصبية إيجابية للبارفالبومين.

وفي حين أنهم غير متأكدين من الظروف الجينية والبيئية الدقيقة التي مكنت هذا التحول، فإن مجرد معرفة أن هذا التغيير يمكن أن يحدث في الخلايا الحية في المختبر يفتح إمكانية حدوث هذه العمليات في الدماغ أيضًا.

قال موستاجو-رادجي: "من الممكن أن تحدث عملية تغيير الهوية هذه بشكل طبيعي في الدماغ. لا نعلم ذلك بعد، ولكن ربما توجد عملية لوحظت بالفعل في الدماغ، ولكن تم تجاهلها، إنها فرصة مثيرة للاهتمام يجب أن نستكشفها، وقد بدأت بعض المختبرات الأخرى في جميع أنحاء البلاد تفكر بنفس الطريقة".

على الرغم من وجود بعض الأفكار الأولية حول المسارات الجينية التي قد تكون مؤثرة، إلا أن الباحثين يرغبون في استكشاف العوامل المسؤولة عن هذا التنوع في الهوية العصبية بشكل أعمق، كما يرغبون في دراسة الخلايا المُثيرة بشكل أعمق لمعرفة كيفية تأثيرها على مصير الخلايا المثبطة.