ويرتبط اضطراب معدل نشاط الشبكات العصبية بتطور مرض الزهايمر
تمت دراسة مرض الزهايمر منذ أكثر من 100 عام، ولا تزال هناك علامات استفهام حول أسبابه وإمكانيات الوقاية منه أو علاجه. في الثلاثين عامًا الماضية، تم إحراز تقدم كبير في فهم الكيمياء الحيوية للمرض، وخاصة في فهم دور بروتين أميلويد بيتا، الذي يلعب دورًا مركزيًا فيه. هذا البروتين موجود أيضًا في الأصحاء، وليس فقط في المرضى؛ ولكن في مرض الزهايمر (وأيضا في أمراض أخرى - مرض باركنسون على سبيل المثال)، تتغير خصائصه وينظم في مجموعات تشكل رواسب مميزة في الدماغ. وقد حاول العديد من الباحثين إيجاد دواء يقلل من إنتاج هذا البروتين أو يمنع تراكمه في الرواسب. لكن حتى الآن، لم تحسن الأدوية من هذا النوع حالة المرضى.ما هو السؤال ما هو سبب ضعف الذاكرة النموذجي لمرض الزهايمر؟
وترى البروفيسور إينا سلوتسكي، من كلية الطب في جامعة تل أبيب، أنه من المستحيل فهم المرض دون فهم دور البروتين في الدماغ السليم. ويهدف بحثها، الذي حصل على منحة بحثية من المؤسسة الوطنية للعلوم، إلى التعرف على دور هذا البروتين.
نسبة قليلة جدًا من جميع مرضى الزهايمر – أقل من اثنين بالمئة – لديهم طفرة جينية تسبب تغيرًا في كمية أو خصائص بروتين أميلويد بيتا. لكن بقية المرضى، وهم الغالبية العظمى، ليس لديهم مثل هذه الطفرة، ولا نعرف سبب مرضهم: طفرات أخرى ذات تأثير أضعف، أو عوامل بيئية. على ما يبدو، لدينا طريق مسدود أمامنا. ولكن من أجل تطوير علاج، هل من المهم حقًا أن نعرف سبب المرض - أم يكفي أن نفهم مسار تطوره؟
بالفعل، في مرحلة مبكرة من مرض الزهايمر، وقبل ظهور الأعراض، تحدث اضطرابات في النظام الأساسي الذي يحافظ على نشاط مستقر في الشبكات العصبية ذات الصلة. تسمى حالة الاستقرار والظروف الثابتة في بيئة معينة بالاستتباب، ويسمى النظام الذي يحافظ على هذا الاستقرار بنظام الاستتباب. أحد الأمثلة على الحفاظ على التوازن هو درجة الحرارة الثابتة إلى حد ما لجسم الإنسان (وأجسام الثدييات والطيور بشكل عام). تعتقد البروفيسورة سلوتسكي وزملاؤها أن فشل نظام الاستتباب هو سبب تدهور النشاط العصبي، ونتيجة لذلك - التدهور الكئيب في الوظيفة العقلية (المعرفية) الذي يميز المرض. هناك أجهزة استشعار في الدماغ تقوم بذلك حساسة لمجموعة متنوعة من التغييرات، بما في ذلك التغيرات في وتيرة نشاط الشبكات العصبية. عندما يتم تنشيط هذه المستشعرات، فإنها تسبب ردود فعل سلبية، مما يقلل من التغيير الذي أدى إلى تنشيطها
وعندما تكون حالتهم طبيعية ومستقرة، تعمل الشبكات العصبية في الدماغ بتردد معين. هذا التردد الثابت هو "نقطة التوازن" (نقطة الضبط) للشبكات العصبية. وأظهر البروفيسور سلوتسكي أن الميتوكوندريا - "مراكز القوى في الخلية" - تلعب دورًا مهمًا في تحديد نقطة التوازن هذه. يوجد في الدماغ أجهزة استشعار حساسة لمجموعة متنوعة من التغييرات، بما في ذلك التغيرات في وتيرة نشاط الشبكات العصبية. عندما يتم تنشيط هذه المستشعرات، فإنها تسبب ردود فعل سلبية، مما يقلل من التغيير الذي أدى إلى تنشيطها. وبهذه الطريقة يعود النظام إلى التشغيل الطبيعي. ومع ذلك، ليس من الواضح كيف تحدث هذه العملية في الشبكات العصبية: ما هي تلك المستشعرات وكيف تخلق ردود فعل سلبية تحافظ على نقطة التوازن.
وباستخدام مزيج من تقنيات القياس والأدوات الحسابية، حدد البروفيسور سلوتسكي بروتينًا نشطًا (إنزيمًا) يشارك في تحديد نقطة توازن الشبكات العصبية. يُسمى هذا الإنزيم DHODH، وكما خمنت، فهو موجود بالفعل ويعمل في الميتوكوندريا. يؤدي تثبيط هذا الإنزيم إلى انخفاض في وتيرة نشاط الشبكات العصبية - أي أن نقطة توازنها يمكن تغييرها وليست ثابتة وراثيا.
ويرتبط هذا الاكتشاف باكتشاف طبي مهم حول مرضى الزهايمر: أثناء النوم، يحدث نشاط غير طبيعي يشبه الصرع في أدمغتهم. بشكل عام، تنخفض نقطة توازن تردد نشاط الشبكات العصبية أثناء النوم وتزداد أثناء اليقظة؛ ولذلك افترض البروفيسور سلوتسكي أن الاضطرابات في إيقاع النشاط في أدمغة مرضى الزهايمر ناتجة عن تغير في نقطة التوازن أثناء النوم. النوم له أهمية كبيرة في الأداء الطبيعي للدماغ؛ وبالتالي فإن الاضطرابات في نشاط الدماغ أثناء النوم لدى مرضى الزهايمر قد تفسر ضعف الذاكرة المميز لهذا المرض.
ولتحديد الخلل في النظام، أنشأت البروفيسورة سلوتسكي ومجموعتها العديد من أنظمة البحث المبتكرة. إحداهما تجعل من الممكن قياس نشاط آلاف الخلايا العصبية في قرن آمون الفئران، بدقة تميز نشاط الخلايا المفردة؛ إن منطقة الحصين هي منطقة تقع في عمق الدماغ، وبالتالي فإن مثل هذا القياس الدقيق في هذه المنطقة يعد إنجازًا جديدًا. وقام الباحثون بقياس النشاط في أدمغة الفئران المستخدمة كنموذج لمرض الزهايمر، والتحقق من التغيرات في النشاط حتى قبل ظهور الأعراض وضعف الذاكرة، وافترض البروفيسور سلوتسكي أن الاضطرابات في إيقاع النشاط في أدمغة مرضى الزهايمر وينتج المرضى عن تغير في نقطة التوازن أثناء النوم.
وإلى جانب هذه الطريقة التي تكون على مستوى الحيوان الكامل الحي، يستخدم الفريق البحثي أيضًا شبكات عصبية بسيطة تتم زراعتها في حاضنة، بالإضافة إلى طرق تصوير متقدمة. يقول البروفيسور سلوتسكي: "تستخدم معظم المجموعات البحثية في العالم نموذجًا للحيوانات التي تتصرف بحرية، أو الشبكات العصبية التي تنمو في الحاضنة". "لقد قمنا بدمج النموذجين، ونأمل أن يساعدنا هذا المزيج في تحديد الخلل في نقطة التوازن على المستوى الجزيئي. وبعد أن نحدد هذا الخلل، سنحاول التوصل إلى علاج يوقف تطور المرض والضرر الذي يلحق بالذاكرة".
الحياة نفسها:
كانت البروفيسورة إينا سلوتسكي تعزف على البيانو في الماضي؛ اليوم تفضل الاستماع
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
