العاب التحكم

يخطط الدكتور عوفر يزهار، الذي انضم مؤخرًا إلى قسم علم الأعصاب في المعهد، لتسليط الضوء على نشاط الدماغ - وليس فقط على سبيل الاستعارة. وفي مختبره الجديد، سيكون قادرًا على تشغيل وإيقاف أنواع مختلفة من الخلايا في الدماغ، من خلال إلقاء الضوء عليها بشعاع صغير من الضوء.

"حتى المناطق الصغيرة من الدماغ تتكون من أنواع عديدة من الخلايا، كل منها يؤدي وظائف مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تقوم كل خلية دماغية بإنشاء اتصالات - من خلال نقاط الاشتباك العصبي - مع آلاف الخلايا الأخرى. هذه العلاقات المتبادلة المعقدة تجعل من الصعب علينا الوصول إلى فهم كامل لنشاط شبكة الخلايا في الدماغ"، كما يقول الدكتور يزهار. "يرتفع التعقيد إلى مستوى آخر في مناطق الدماغ العليا. فالقشرة الدماغية على سبيل المثال تتكون من شبكات تغطي مساحات واسعة ومتصلة ببعضها البعض، ونعتقد أن الضرر الذي يلحق بهذه المنطقة هو مصدر ظواهر مثل التوحد والفصام".

يتعامل الدكتور يزهار مع مجال علمي حديث العهد نسبيًا، يسمى علم البصريات الوراثي، والذي يوفر للعلماء أداة جديدة للتحقيق المباشر في نشاط الخلايا العصبية. معنى اسم "علم البصريات الوراثي" هو أنه من خلال التغييرات الجينية المستهدفة التي يتم إجراؤها في الخلايا، فإنها تستشعر الضوء وتتفاعل معه. حتى الآن، كان لدى العلماء العديد من الأدوات الأخرى لقياس نشاط الدماغ، كما يوضح الدكتور يزهار، لكن القليل منها فقط سمح لهم بالتحكم بدقة في نشاط الخلايا، وكذلك مراقبة النتائج. بدأ العمل في هذا المجال أثناء بحثه بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد. يقوم حاليًا بإنشاء مختبر في معهد وايزمان مزود بالوسائل المتقدمة اللازمة لمواصلة أبحاث علم البصريات الوراثي.

نوعان من الخلايا في قرن آمون الفأر نوعان من الخلايا في قرن آمون الفأر
تم "توقيع" فكرة التحكم في نشاط خلايا الدماغ الفردية بواسطة فرانسيس كريك، أحد مكتشفي البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي. كريك، الذي انتقل لاحقًا للبحث في مجال علم الأحياء العصبي، تنبأ في السبعينيات بأن العلماء سيجدون طرقًا للتحكم بفعالية في خلايا الدماغ، بل واقترح أن يتم ذلك من خلال الضوء. وعلى مر السنين منذ ذلك الحين، حاول العلماء تنفيذ الفكرة باستخدام عدد من الأساليب. أعطى اكتشاف البروتين المستجيب للضوء الموجود في الطحالب وحيدة الخلية، في عام 70، زخمًا حاسمًا لتطوير مجال علم البصريات الوراثي.

ينتمي هذا البروتين إلى عائلة كبيرة من البروتينات تسمى رودوبسين، وكلها مصممة لامتصاص الضوء. إن بروتين رودوبسين، الموجود في الطحالب ويساعدها على توجيه طريقها نحو الضوء، فريد من نوعه في طريقة عمله: عندما يستقبل الضوء، فإنه يتسبب في فتح قناة في غشاء الخلية، مما يسمح بحركة الأيونات المشحونة داخل أو خارج الخلية. وبما أن الخلايا العصبية تنقل إشاراتها باستخدام أيونات مشحونة كهربائيًا تمر عبر قنوات مماثلة، فقد اعتقد العلماء أن هذا البروتين قد يمنحهم التحكم الذي كانوا يبحثون عنه. والمثير للدهشة أن بروتين رودوبسين الطحلبي يعمل أيضًا بشكل جيد في الخلايا العصبية للثدييات.

نُشر أول تقرير عن "زواج" ناجح بين بروتين تسريع وخلية عصبية عام 2005، وهو الذي حدّد استمرار مسار الدكتور يزهار. في ذلك الوقت، كان على وشك إنهاء أطروحة الدكتوراه في جامعة تل أبيب، وكان يبحث عن فكرة لأطروحة الدكتوراه الخاصة به. يقول: "أردت موضوعًا يثير اهتمامي". أشعلت المقالة حول علم البصريات الوراثي الشرارة التي كان يبحث عنها، فشرع الدكتور يزهار في إجراء أبحاث ما بعد الدكتوراه في مختبر علم البصريات الوراثي التابع لرئيس المجموعة التي نفذت التجربة، الدكتور كارل ديسرث، في جامعة ستانفورد.

انضم الدكتور يزهر إلى مجموعة من الباحثين الشباب الذين طوروا "صندوق الأدوات" في مجال الشباب، وأثبتوا إمكانات هذه الطريقة. تقدمت أبحاثهم تدريجيًا من الخلايا العصبية المعدلة وراثيًا في المختبر إلى الفئران المعدلة وراثيًا، حيث تم تحفيز خلايا معينة في أدمغتها بالضوء بمساعدة ألياف بصرية صغيرة مزروعة فيها. يقول الدكتور يزهار: «اعتبارًا من اليوم، تطورت الطريقة إلى الحد الذي يسمح بتنشيط الخلايا العصبية المختلفة باستخدام ألوان مختلفة من الضوء، مما يسمح للعلماء بدراسة عدة أنواع من الخلايا في نفس الوقت». وقد جعلها مطورو هذه الطريقة في متناول العلماء الآخرين أيضًا، واليوم يتم استخدامها من قبل مئات المختبرات حول العالم.

وفي مختبره الجديد، يخطط الدكتور يزهار، من بين أمور أخرى، لمواصلة البحث الذي بدأه في جامعة ستانفورد، والذي يتناول منطقة معينة في القشرة الأمامية. وفي هذا المكان، يحدث نشاط يتعلق بالسلوك الموجه نحو الهدف والذاكرة العاملة، لكن وظيفتها غير الطبيعية ترتبط بعدة اضطرابات نفسية. يقوم الدكتور يزهار ومجموعة من الباحثين في جامعة ستانفورد باختبار الفرضية القائلة بأن كلا من مرض التوحد والفصام مرتبطان بخلل في نشاط نوعين من الخلايا العصبية المشاركة في هذه المسارات العصبية. في الواقع، عندما تم استخدام أدوات علم البصريات الوراثي لخلق مثل هذا الخلل في أدمغة الفئران، لوحظ سلوك مرتبط بالتوحد.

ويؤكد الدكتور يزهار أن الطريقة الجديدة لن تسمح بشفاء الاضطرابات النفسية في المستقبل القريب. ومع ذلك، فإنه سيمنح الباحثين أداة قوية تسمح لهم بتحديد مصدر الاضطرابات، وربما يساعدهم أيضًا في التخطيط لطرق علاج فعالة.

شخصي

نشأ الدكتور عوفر يزهار في مدينة ذاكرة باتيا، ودرس في المدرسة الثانوية للفنون والعلوم في القدس. حصل على درجة البكالوريوس من الجامعة العبرية في القدس، وعلى الدرجتين الثانية والثالثة في علم الأعصاب من جامعة تل أبيب.
ويعيش في حرم المعهد مع زوجته ليتل، استشارية الرضاعة، ومع أطفاله الثلاثة. يخصص وقت فراغه للسباحة والتسلق والموسيقى.