نظامنا العصبي غير قادر على العمل لفترة طويلة في حالة من الإثارة العالية. ويكمن السبب في ذلك في آليات التكيف التي تنشطها جميع الأجهزة الحسية في جسمنا، والتي تنظم استجابة الخلايا العصبية للمحفزات المختلفة.
إن الأسطورة حول الصبي الذي صرخ "الذئب الذئب" بلا سبب، حتى لم يصدقه أهل القرية في حالة حدوث ضائقة حقيقية، ليست مجرد قصة جيدة. اتضح أنه يعكس حقيقة بيولوجية عميقة: نظامنا العصبي غير قادر على العمل لفترة طويلة في حالة من الإثارة العالية. ويكمن السبب في ذلك في آليات التكيف التي تنشطها جميع الأجهزة الحسية في جسمنا، والتي تنظم استجابة الخلايا العصبية للمحفزات المختلفة. ومن بين أمور أخرى، فإن ظاهرة التكيف هي المسؤولة عن أننا بعد دقائق قليلة سنتمكن من إجراء محادثة في غرفة صاخبة، وسنتمكن من قراءة كتاب بعد الانتقال من غرفة مضاءة إلى غرفة شبه مظلمة الغرفة، ولن ندرك أن الملابس تلامس أجسادنا.
يبدو أن التكيف مصمم للتغلب على الفجوة بين النطاق الواسع من المحفزات التي يدركها الجهاز العصبي ووسائل المعالجة المحدودة لديه. فحجم الصوت، على سبيل المثال، يمكن أن يتغير بعدة آلاف المرات، لكن الخلايا العصبية غير قادرة إلا على تغيير تردد إطلاق إشاراتها بضع مئات من المرات. بفضل آليات التكيف، يمكن للخلايا العصبية أن تعمل دائمًا في نطاق الترددات الأكثر كفاءة، حتى عندما يُطلب منها استقبال ونقل المحفزات القوية، مثل ضجيج القطار، وأيضًا في حالة المحفزات الضعيفة، مثل الهمس.
ومن الأمثلة البارزة على ظاهرة التكيف أنه عند تكرار بعض المثيرات بانتظام، تقل استجابة الخلايا العصبية لها. في دراسة أجريت في مختبر البروفيسور إيلان لامبل من قسم البيولوجيا العصبية، والتي نُشرت مؤخرًا في مجلة علم الأعصاب، طلب باحث ما بعد الدكتوراه من مجموعته، الدكتور كاتي كوهين كاشي، فحص ما يحدث عندما يتم انتهاك الطبيعة الدورية للتحفيز ولو بشكل طفيف.
ولتحقيق هذه الغاية، تم تصميم تجربة تم فيها قياس استجابة الخلايا العصبية في القشرة الدماغية لسلسلة دورية من المحفزات في الشعيرات الطولية للفئران، وبعد توقف قصير، دون إعطاء أي محفز، تم قياس الشعيرات تلقى تحفيزًا مفاجئًا آخر بنفس الشدة. وأظهرت النتائج أنه أثناء التحفيز الدوري، يتناقص تردد إطلاق الخلايا العصبية، كما هو متوقع، تدريجيًا من ثلاث إلى أربع مرات. ومع ذلك، فإن الاستجابة للمحفز المفاجئ كانت مفاجئة: فقد استجاب لها حوالي ثلث الخلايا أقوى بثلاث مرات من استجابتها للمحفز الأول في السلسلة الدورية. يشرح البروفيسور لامبل النتيجة المفاجئة بالقول إن التحفيز المفاجئ "يكسر" التكيف. تخدم هذه الآلية حاجة البقاء: فهي تضمن أن الجهاز الحسي سيبحث دائمًا عن المفاجآت والمعلومات الجديدة التي تتطلب الإدراك والاستجابة، وسيتجاهل المحفزات المتكررة التي لا معنى لها. وبفضل هذه الآلية سنتمكن، على سبيل المثال، من عزل الضجيج الذي يصدره الذئب عن الأصوات الرتيبة للغابة.
تم إجراء البحث على الفئران، لكن البروفيسور لامبل يشير إلى أن النتائج تقدم تفسيرا للتجارب التي أجريت على البشر. وهكذا، على سبيل المثال، في تجربة أجراها علماء إيطاليون، تلقى المتطوعون تحفيزا دوريا في الإصبع، وبعد انتظار قصير تلقوا تحفيزا مفاجئا آخر، بتردد يختلف قليلا عن تردد التحفيز الأولي. تم إعطاء التحفيز الإضافي بنفس الإصبع، أو اليد الأخرى، مع إغلاق أعين المتطوعين، وطُلب منهم تخمين ما إذا كان التحفيز الإضافي هو نفس التحفيز الأول أم مختلف عنه. وتبين أنه عندما تم إعطاء التحفيز المفاجئ في اليد التي تم فيها التحفيز المتكرر، كانت معدلات نجاح التخمينات أعلى. ويبدو من الدراسة الحالية أن السبب في ذلك قد يكون أن استجابة الخلايا لمحفز مفاجئ في نفس اليد تكون أقوى بسبب استجابتها للمحفز الأولي.
كيف يحدث بالضبط "كسر" التكيف؟ ولفهم الظاهرة بعمق، استخدم العلماء أقطابًا كهربائية متطورة، يمكن من خلالها التمييز بين نوعين من الإشارات المشبكية التي تستقبلها الخلية العصبية من الخلايا المجاورة: الإشارات التي تحفز استجابة الخلية للمحفز الخارجي، والإشارات التي تقمع هو - هي. وهكذا اكتشف العلماء أن الإشارات القمعية هي المسؤولة فعلياً عن القفزة الكبيرة في الاستجابة للتحفيز المفاجئ. انخفضت شدة الإشارات المحفزة تدريجيًا أثناء التحفيز المتكرر، وفي التحفيز المفاجئ عادت إلى مستواها الأولي. وفي المقابل، فشلت قوة الإشارات المثبطة في التعافي، وكان مستواها أقل بشكل ملحوظ في التحفيز المفاجئ. أي أن غياب القمع أدى إلى استجابة قوية للخلية العصبية.
مسارات متوازية
دراسة أخرى أجريت مؤخرًا في مختبر البروفيسور لامبل، ونشرت أيضًا في مجلة علم الأعصاب، تقدم القرائن الأولى لحل لغز طويل الأمد: بما أن التكيف يسبب انخفاضًا في قوة الاستجابة العصبية للتحفيز المتكرر، فكيف يمكن حل هذا اللغز؟ فهل يتمكن الدماغ من تحديد متى يعكس انخفاض شدة إطلاق النار ضعف الخلايا العصبية في المنبه (مثل صوت قطار يتحرك بعيدًا)، ومتى يكون التغيير ناتجًا فقط عن آليات التكيف؟
واستخدم الطالب الباحث بوعز موهار تقنية جديدة، تسمح بإدخال أقطاب كهربائية في أعماق جذع الدماغ، وقياس الإمكانات الكهربائية لمجموعة من الخلايا العصبية المشاركة في المرحلة الأولية لمعالجة المعلومات القادمة من الشعيرات الطولية للفئران . وأظهرت النتائج أنه كلما زادت شدة التحفيز الحسي، كان التكيف أبطأ. وأثناء التجربة، تفاجأ باكتشاف مجموعة أخرى من الخلايا التي تستجيب للمنبهات التي تأتي من الشارب. في هذه الخلايا، كانت شدة التحفيز العالية تتطلب في الواقع تكيفًا أسرع. تمثل مجموعتا الخلايا نقطتي البداية لمسارين مركزيين في نظام معالجة المعلومات، اللذين يصعدان إلى القشرة الدماغية. وتكشف النتائج عن وجود مسارين متوازيين لمعالجة المعلومات الحسية في جذع الدماغ، تعمل في كل منهما آلية تكيف معاكسة. إن تكامل المعلومات التي تم الحصول عليها من الطريقين يجعل من الممكن الاختيار بين المعنىين المتعارضين لانخفاض شدة الاستجابة العصبية.
يوضح البروفيسور لامبل أن آلية نشاط المجموعة الأولى من الخلايا تثير فرضية مثيرة للاهتمام: من الشائع الاعتقاد بأن المحفزات القوية تؤدي إلى تكيف أسرع، لأن الخلايا تنشط بتردد أعلى وتستنفد الموارد المتاحة لها بسرعة. بينما في الممارسة العملية، كما اكتشف، أحيانًا يكون العكس هو الصحيح. يحاول بحثه الحالي التحقق مما إذا كان التفسير يكمن في العلاقات المتبادلة بين المسارين المتوازيين، وكذلك فهم كيفية مساهمة هذه المسارات في معالجة المحفزات الطبيعية والأكثر تعقيدًا.
תגיות:
تعليقات 2
اتصال
أعتقد أنك مخطئ. إذا كنت أتقدم باستمرار في الحياة (ولا يهم بأي معنى)، وطالما لدي مكان للمضي قدمًا - فيمكنني أن أكون سعيدًا دائمًا.
مقالة مثيرة جدا للاهتمام. وفي الواقع، اكتشفوا التفسير البيولوجي للمبدأ الذي يقول إن السعادة لا يمكن أن تأتي من أشياء خارجية لأننا اعتدنا على كل شيء. حتى لو كان لدينا فيلا بمليون دولار، أو سيارة فاخرة أو يخت، فلا يهم. نحن نعتاد على كل شيء في النهاية، ويتلاشى الرضا الذي منحه لنا التحفيز.