"إذا تمكنا من فهم طرق الاتصال بين خلايا الدماغ والآليات التي تمكن التواصل بين مناطق الدماغ المختلفة، فقد نكون قادرين على فهم أفضل للتغيرات التي تحدث في الدماغ في الحالات المرضية، مثل الاكتئاب والقلق والفصام".
هل سنكون قادرين على فهم التواصل الذي يجري بين 80 مليون خلية عصبية في دماغنا؟ هل يمكننا السيطرة عليه؟ ويواجه العلماء في جميع أنحاء العالم هذا التحدي - ويبدو أنهم سيستمرون في مواجهته - لسنوات عديدة. دراسة جديدة أجريت مؤخرا في مختبر د. عوفر يزهار، في قسم علم الأعصاب في معهد وايزمان للعلوم، ساهم بشكل كبير في تطوير هذه الرحلة الطويلة والمعقدة نحو هدفها. في المقالة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية طبيعة علم الأعصاب يقدم الدكتور يزهار وأعضاء مجموعة البحث التي يرأسها تقريرًا عن طريقة مصممة لتمكين التحكم المركّز والمضبوط في الاتصال بين مناطق مختلفة من الدماغ.
يقول الدكتور يزهار: "إن السؤال عن كيفية ترميز المعلومات في الدماغ، مهم في البحث العلمي الأساسي والطب". "إذا نجحنا في فهم طرق الاتصال بين خلايا الدماغ والآليات التي تمكن التواصل بين مناطق الدماغ المختلفة، فقد نكون قادرين على فهم أفضل للتغيرات التي تحدث في الدماغ في الحالات المرضية، مثل الاكتئاب والقلق والفصام. واليوم لا نفهم كيف يعمل هذا التواصل عمليًا، وهذا هو السبب الرئيسي وراء عدم وجود طرق لدينا حاليًا لعلاج العديد من أمراض الدماغ بشكل فعال."
ومن أجل التحكم في نشاط الاتصالات، أو عقد الاتصال بين الخلايا العصبية المختلفة، استخدم العلماء أدوات علم البصريات الوراثي، وتمكنوا من خلالها من تنظيم قوة الاتصال بين مناطق الدماغ البعيدة. علم البصريات الوراثي هو مجال بحثي جديد يسمح للعلماء بفهم عمل الدوائر العصبية في الدماغ. فهو يجمع بين الهندسة الوراثية لخلايا الدماغ وأشعة الليزر والألياف الضوئية، ومن خلالها يمكن تنظيم عمل الدائرة العصبية.
تسمح أدوات علم البصريات الوراثي التي طورها الدكتور يزهار للعلماء بدخول الدماغ والتأثير على نشاط الاتصالات بين الخلايا العصبية. ويقول: "لقد قمنا بإدخال الجين الذي يشفر بروتينًا حساسًا للضوء في الخلية العصبية". "عندما نسلط الضوء على منطقة معينة من الدماغ حيث يوجد هذا البروتين، يتم تنشيط البروتين - وينشط أو يسكت الخلية العصبية. وبهذه الطريقة يمكننا التحكم في نشاط الخلايا العصبية". يتم إدخال الجينات الحساسة للضوء في الخلايا باستخدام الفيروسات المعدلة وراثيا، وتتم إضاءة الخلايا باستخدام الألياف الضوئية. وركز العلماء على "كابلات الاتصال" للخلايا العصبية، والتي تسمى المحاور، والتي تربط مناطق بعيدة من الدماغ. تحافظ الخلايا العصبية في الدماغ على اتصالات مع الخلايا العصبية القريبة، وكذلك مع تلك الموجودة في مناطق بعيدة جدًا من الدماغ. وهكذا، على سبيل المثال، ترسل الخلايا العصبية في اللوزة الدماغية (الجزء المسؤول عن المشاعر مثل الخوف أو الفرح أو المفاجأة) محاور عصبية طويلة إلى الفص الجبهي، المسؤول عن وظائف التفكير العليا. إحدى الطرق لفهم المعلومات التي تمر عبر المحور العصبي الذي يربط الأجزاء البعيدة من الدماغ هي إسكات خط الاتصال هذا مؤقتًا - وفحص النتيجة. باستخدام هذه الطريقة، من الممكن فهم ما يحدث عندما تتضرر قناة الاتصال هذه، على سبيل المثال بسبب المرض.
يقول الدكتور يزهار: «في هذه الدراسة، فهمنا الخصائص الفريدة للمحور بشكل أفضل. اكتشفنا أن هناك اختلافات كبيرة بين استجابة الخلية العصبية للتلاعب البصري الوراثي واستجابة المحور العصبي الذي يربط نفس الخلية العصبية بمناطق الدماغ الأخرى. نأمل أن يسمح لنا هذا البحث بالتحكم في نشاط المحاور التي تربط مناطق الدماغ البعيدة، وفهم كيفية عمل آليات الاتصال هذه.
