منذ أكثر من عشر سنوات، يقوم البروفيسور يتسحاق فريد بالبحث في نشاط الدماغ أثناء أداء الإجراءات المتعلقة بالذاكرة، من خلال تسجيل نشاط الخلايا العصبية. فريد - أستاذ جراحة الأعصاب في كلية الطب بجامعة تل أبيب وجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، ومدير وحدة جراحة الأعصاب الوظيفية في مركز تل أبيب الطبي - يعالج مرضى الصرع الشديد المرشحين للعلاج الجراحي بعد أدويتهم فشل العلاج. يقوم هو وموظفوه بإدخال أقطاب كهربائية في أدمغة المرضى من أجل تحديد موقع بؤرة الصرع. وإذا كانت البؤرة موجودة فيمكن استئصالها وبالتالي علاج المرض في كثير من الحالات.
بعد إدخال الأقطاب الكهربائية في الدماغ، يتم إدخال المرضى إلى المستشفى لمدة أسبوعين تقريبًا حيث يتم توصيلهم بوحدة المراقبة التي تسجل نشاط الدماغ. في مثل هذه الحالة - والتي عادة ما تكون ممكنة فقط في الحيوانات - من الممكن، بإذن المرضى، تسجيل نشاط الخلايا العصبية الفردية. يقول فريد: "مرضانا مستيقظون، مما يسمح لنا بتكليفهم بمهام معرفية - على سبيل المثال، لعب ألعاب الفيديو - وفي هذه العملية التحقق من نشاط الخلايا العصبية الفردية المرتبطة بالذاكرة". "يعتمد الاختبار على حقيقة أننا نعلم أن المناطق المعنية بالصرع ترتبط أيضًا بالذاكرة."
قبل عامين نشر فريد مقالا في مجلة "الطبيعة" أظهر فيه أنه عندما طُلب من الأشخاص أن يتخيلوا مواقف مختلفة ثم تصوروا نفس المواقف - تم تنشيط نفس الخلايا العصبية في كلتا الحالتين. السؤال التالي الذي شغله يتعلق بالذاكرة المكانية. ماذا يحدث عندما يتنقل الأشخاص في بيئتهم المباشرة، هل يقومون بإنشاء خريطة مكانية للبيئة في أذهانهم؟
نشأ هذا السؤال، من بين أمور أخرى، بعد اكتشاف خلايا تسمى "الخلايا المكانية" في أدمغة الفئران. عندما تضع فأرا في بيئته الطبيعية، وتتركه يتحرك بحرية وتسجل نشاط خلايا دماغه، ترى أنه عندما يكون في أماكن مختلفة من الدماغ، في منطقة الحصين، يتم تنشيط الخلايا العصبية المختلفة. يتم تنشيط خلية مختلفة في كل مكان، وهذه هي الطريقة التي يتم بها بناء خريطة معرفية للبيئة في دماغ الفأر. ووفقا لفريد، يعد هذا أحد الأمثلة الدرامية للارتباط بين نشاط خلايا الدماغ والسلوك المعقد في الثدييات. ومع ذلك، فهو يؤكد أنه ليس من الواضح للباحثين ما الذي يجعل خلايا المكان تعمل. وتعمل هذه الخلايا بحسب موقعها في الفضاء في تلك اللحظة، بغض النظر عن المعلومات المرئية.
وحتى الآن، لم يكن معروفًا ما إذا كانت خلايا المكان تعمل أيضًا لدى الرئيسيات والبشر، الذين تطورت الرؤية لديهم بشكل مثير للإعجاب. ومن المعروف أن الحصين عند البشر يرتبط بالذاكرة، لكن لم يكن من الواضح ما إذا كان مرتبطًا بالذاكرة المكانية، وبأي طريقة يتم تنظيم الذاكرة المكانية في الشبكة العصبية. يقول فريد: "لقد أعطانا المصابون بالصرع فرصة ممتازة لاختبار ذلك". "كان السؤالان الرئيسيان لدينا هما: هل لدى البشر أيضًا خلايا مكانية يمكنها إنشاء خريطة للبيئة، وإذا كان الأمر كذلك، فهل هناك أيضًا خلايا أخرى تلعب دورًا عند التنقل في البيئة."
فرايد، بالتعاون مع البروفيسور مايكل كاهانا، الباحث في مجال الملاحة المكانية من جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، وطالبة البحث أرنا إيكستروم، يطلبون من المصابين بالصرع تشغيل لعبة فيديو يكون فيها سائق سيارة أجرة يسافر من خلال مدينة افتراضية تتكون من عدة شوارع يوجد بها محلات تجارية. السائق لا يعرف المدينة؛ يتعرف عليها عندما يصطحب الركاب الذين يظهرون في أماكن عشوائية في سيارة أجرة، ويقودهم إلى متاجر مختلفة.
وراقب الباحثون نشاط الخلايا العصبية في أدمغة المرضى أثناء اللعبة. ووجدوا ثلاث مجموعات من الخلايا التي تعمل أثناء التنقل. في المجموعة الأولى كانت هناك خلايا مكانية: في أماكن مختلفة حيث وصل "سائق التاكسي"، تم تنشيط خلايا مكانية مختلفة، مما أدى إلى إنشاء نوع من الخريطة المكانية للمدينة في دماغ الشخص المعني. ولذلك فقد تم الحفاظ على هذا النظام المعقد أيضًا في البشر.
ولكن بالإضافة إلى خلايا المكان، وجد الباحثون في أدمغة الأشخاص نظامين إضافيين يساعدان في التنقل. يتكون أحد الأنظمة من خلايا تستجيب للمعلومات المرئية أثناء التنقل. أطلق الباحثون على هذه الخلايا اسم "خلايا النظر". ولم يتم العثور على خلايا من هذا النوع في الدراسات التي أجريت على الفئران. وفقا لفريد، لا يوجد دليل بحثي على أن الفئران تستخدم المعلومات البصرية للتوجيه المكاني.
استجابت المجموعة الثالثة من الخلايا لهدف الملاح. وطالما كان السائق يبحث عن "عنوان" معين، وكان هذا هو هدفه الأخير لتلك الجولة، تم تسجيل النشاط في خلايا معينة. وبمجرد انتقاله إلى عنوان آخر، استجابت الخلايا الأخرى. أطلق الباحثون على هذه المجموعة اسم "الخلايا المستهدفة". وبالتالي فإن التوجه المكاني يخلق استجابة في الدماغ تتعلق بمكانك وما تراه وما تبحث عنه. تم العثور على خلايا المكان بشكل رئيسي في منطقة الحصين. وفي منطقة قريبة منه، تم العثور على خلايا ما قبل الحصين، وخاصة خلايا النظر. لم يتم العثور على الخلايا المستهدفة مركزة في مناطق فريدة. تم العثور على العديد منها في الفص الجبهي، الذي يرتبط من بين أمور أخرى بالتخطيط.
يقول فريد: "تسمح هذه النتائج بإلقاء نظرة أولية على الكود الخلوي الذي يستخدمه الناس لإنشاء خرائط مكانية لبيئتهم وللتنقل من مكان إلى آخر". "إن الضرر الذي يلحق بمجموعات الخلايا هذه يمكن أن يتسبب في فقدان الأشخاص القدرة على التنقل في الفضاء وتذكر أماكن جديدة." ونشرت الدراسة أواخر الأسبوع الماضي في المجلة." "المعلومات التي كشفت عنها مجلة Nature حول عمل الدماغ البشري قد تفتح اتجاهات بحثية جديدة في علاج أمراض الدماغ التنكسية المرتبطة بالذاكرة مثل مرض الزهايمر.
عالم الدماغ
