يتعامل مختبر الدكتور إيفو شبيغل في قسم علم الأعصاب في معهد وايزمان مع "تعليم الكبار" - أي كيف تنظم الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية "مرونة" دوائر الدماغ. على الرغم من أن الباحثين افترضوا سابقًا أن تكامل المعلومات من الخارج والداخل يحدث في القشرة الدماغية، إلا أنه لم تكن هناك نتائج مهمة فيما يتعلق بهذه الآليات حتى الآن.
الصفاء أو العصبية، التركيز أو التشتت: تؤثر حالتنا المزاجية على الطريقة التي نتعلم بها ونصنع الذكريات. تنتقل المعلومات الداخلية عن الحالة المزاجية عبر مسارات عصبية منفصلة عن تلك التي تنتقل فيها المعلومات الخارجية التي تستقبلها الحواس، لكن الجمع بين هذين النوعين من المسارات يحدد كيفية معالجة دماغنا للمعلومات. اكتشف علماء معهد وايزمان للعلوم آلية خلوية تجمع بين هذين التيارين من المعلومات في الطبقة العليا من الجزء الخارجي من الدماغ - الطبقة الأولى من القشرة الدماغية. يبدو أن هذه الآلية تلعب دورًا مركزيًا في التحكم في "مرونة" الدماغ - المرونة التي يحتاجها لنا لتعلم أشياء جديدة.
يتعامل مختبر الدكتور إيفو شبيجل في قسم علم الأعصاب مع "تعلم الكبار" - أي كيف تنظم الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية في القشرة الدماغية "ليونة" دوائر الدماغ. على الرغم من أن الباحثين افترضوا سابقًا أن تكامل المعلومات الخارجية والداخلية يحدث في القشرة الدماغية، إلا أنه لم تكن هناك نتائج مهمة فيما يتعلق بهذه الآليات حتى الآن. يقول الدكتور شبيغل: «إن إحدى الطرق للتعامل مع هذا السؤال هي تحديد اللاعبين المختلفين، ومن ثم فهم كيفية عملهم جميعًا معًا؛ يشبه إلى حد ما محاولة "الهندسة العكسية" لآلية ساعة معقدة بشكل خاص."
في دراسة جديدة نُشرت مؤخرًا في المجلة العلمية Neuron، ركز الدكتور شبيغل، جنبًا إلى جنب مع مجموعته البحثية وزملائه الآخرين، على خلايا عصبية محددة في الطبقة الأولى. وتنقسم الخلايا العصبية الموجودة في القشرة الدماغية إلى نوعين عامين - مثيرة ومثبطة. في حين أن معظم الخلايا العصبية في القشرة الدماغية مثيرة، ركز فريق البحث بشكل خاص على الخلايا العصبية المثبطة معتقدين أنها الخلايا الأساسية لعملية تكامل المعلومات. ولفحص كيفية عمل الخلايا العصبية المثبطة، كان عليهم أولا العثور على الجينات التي يتم التعبير عنها فقط في هذه الخلايا.
وفي حين أن معظم الخلايا العصبية في القشرة الدماغية مثيرة، ركز فريق البحث بشكل خاص على الخلايا العصبية المثبطة معتقدين أنها ضرورية لعملية تكامل المعلومات.
من اليمين: دانييلا أبلبلات، داليا كوشينسكي، والدكتور إيفو شبيجل. استخدام المعلومات الداخلية
قام الدكتور شبيجل، بالتعاون مع طالبي البحث دانييلا أبلبلات وداليا كوشينسكي ومع المجموعة البحثية للدكتور يوهانس ليتزكوس في معهد ماكس بلانك لأبحاث الدماغ في فرانكفورت، ألمانيا، بتحديد مثل هذا الجين، المسمى Ndnf، وأظهر أن تعبير Ndnf في تعتبر الخلايا العصبية المثبطة للطبقة الأولى فريدة من نوعها بين جميع الخلايا العصبية المثبطة. وفي وقت لاحق، قام الباحثون بإنشاء فئران معدلة وراثيا، بحيث يمكن التحكم في خلاياها العصبية التي تعبر عن Ndnf، ومراقبة نشاطها. باستخدام هذه الفئران، اختبر فريق البحث ما إذا كانت خلايا Ndnf الموجودة في الطبقة الأولى من القشرة السمعية تلعب دورًا في تجربة تعليمية قياسية، حيث تربط الفئران صوتًا معينًا بصدمة كهربائية، مما ينتج عنه استجابة خوف يتم تنشيطها عند سماع الصوت. لعبت.
تعمل الخلايا العصبية من خلال اتصالات مع الخلايا العصبية الأخرى - ولا تختلف الخلايا العصبية التي تحتوي على Ndnf في هذا. لذلك، تتبع الباحثون أقرب الروابط بينهما، ووجدوا أنها تؤدي إلى خلايا عصبية مثيرة تقع في عمق القشرة الدماغية من خلال عمليات متفرعة، تسمى التشعبات. أدى تحليل الروابط إلى اكتشاف نوع آخر من الخلايا العصبية المثبطة، وهي خلايا مارتينوتي، التي تعمل على خلايا Ndnf. وأظهر المزيد من التحقيقات أن نوعي الخلايا لا يمكن أن يعملا في نفس الوقت، فعندما تكون إحداهما في وضع التشغيل تكون الأخرى في وضع إيقاف التشغيل، والعكس صحيح. هذه الدائرة لم تشاهد من قبل شبيجل: "العلاقة بين الخلايا المثبطة مثيرة للاهتمام بشكل خاص، حيث تعتبر خلايا مارتينوتي تؤثر على التشعبات في الخلايا العصبية الاستثارية في عملية التعلم."
ثم قام الفريق بفحص مدى مشاركة كل من نوعي الخلايا - خلايا مارتينوتي وخلايا Ndnf - في التعلم؛ بمعنى، هل تغير هذه الخلايا استجابتها للصوت بعد تجربة التعلم؟ والمثير للدهشة أن استجابات خلايا مارتينوتي لم تتغير، لكن استجابة الخوف المكتسب تم التعبير عنها في خلايا Ndnf، التي أصبحت استجابتها للصوت أقوى بكثير. في الواقع، وجد الباحثون أنه كلما تعلم الفأر الخوف من الصوت، لوحظت الاستجابة الأقوى في خلايا Ndnf. تشير هذه النتيجة إلى احتمال أن تلعب الخلايا العصبية التي تحتوي على Ndnf دورًا في تشفير قوة التجربة المكتسبة.
تشير نتائج البحث إلى أن خلايا Ndnf وخلايا Martinotti تقسم العمل فيما بينها: خلايا Ndnf لها الأفضلية في التوسط في الاستجابة للمحفزات الداخلية، وخلايا Martinotti تستجيب أكثر للمحفزات الخارجية. إن حقيقة أن هذين النوعين من الخلايا مرتبطان على ما يبدو بنوع ثالث من الخلايا المثبطة ربما يشير إلى وجود آليات ردود فعل معقدة تعمل على الخلايا المثبطة في عملية التعلم. تعتبر الخلايا المثبطة أكثر مرونة من الخلايا الاستثارية، وبالتالي قد تساهم بشكل أكبر في قدرة الدماغ على التغيير. وبعبارة أخرى، قد يكون الأداء السليم للخلايا المثبطة هو المفتاح لقدرتنا على تعلم أشياء جديدة.
يقول الدكتور شبيغل: "على الرغم من أن البحث في بدايته، فقد كان هناك قدر كبير من الاهتمام بالفئران المعدلة وراثيا التي أنشأناها، لأنها أداة جديدة لدراسة التعلم والذاكرة و"ليونة" القشرة الدماغية. ونحن نخطط الآن لبعض التجارب التي ستأخذ البحث في اتجاهات جديدة. على سبيل المثال، تنتقل الإشارات المتعلقة بالحالة المزاجية الداخلية من خلال الأسيتيل كولين - وهو ناقل عصبي يتناقص غالبًا عند كبار السن. ونعتقد أن هذه المادة قد تلعب دورا في الحفاظ على مرونة الخلايا العصبية في القشرة الدماغية، ونعتزم دراسة العلاقة المحتملة بين هذه الآليات ومرض الزهايمر.
تعليقات 3
دوري ريشنيتز
99 بالمائة يضحكون الآن 🙂
أنت تدعي أن هناك مكانًا مخفيًا لا يعرفه أحد. أما أنت - وهو شخص ذو ذكاء متوسط في أحسن الأحوال - فقد اكتشفت المخفي!
ربما تذهب لبيع زيت الثعبان الخاص بك على موقع حيث القراء متسكعون تمامًا؟ على الأقل ستجد معهم لغة مشتركة.
وعلى هذا يقولون: كؤوس الروح للموتى.
لن نصل إلى الانسجام والرفاهية المالية والحياة الآمنة طالما أننا لا نعترف بقوانين الطبيعة.
قوانين الطبيعة!!! هل سمعت عن ذلك؟ لا؟
وهكذا تشتمل الطبيعة على جزء ظاهر وجزء خفي، وقوانين ظاهرة وقوانين خفية.
واكتشفت البشرية نفس القوانين المرئية حتى القرن الحالي.
لكن ما خفي هو أن هناك خطة في الطبيعة (وأنا أعلم أن 99 بالمئة يتمايلون بشكل غير مريح في الوقت الحالي).
فكر قبل أن تتصرف.
فمن ناحية، هناك نظام مثالي في الطبيعة نفسها، ومن ناحية أخرى، فإننا نواجه صعوبة كبيرة في تحقيق هذا الكمال. وأكثر من ذلك، نحن البشر نعاني أكثر من أي حيوان آخر، سواء كانت المعاناة جسدية أو كانت المعاناة نفسية.
ما هو الدواء أن نعترف بوجود مكان خفي لا نعرفه. الاعتراف بأن البشرية تمر بمرحلة تطور وعي، وفي النهاية تدرك أن تحديث أنظمتنا الداخلية مطلوب حتى لا يقهرنا قاهر البشرية بهذه الطريقة القاسية، لفهم أن التجربة العلمية سوف لا تكون دقيقة أبدًا إذا لم يتم اختبارها بأدوات مطورة، بقدرات فوق طبيعتنا التي تشمل 5 حواس فقط.
وهل هناك حقًا طريقة قادرة على إعطاء الحل الكامل؟
الجواب: نعم!
شكرا جزيلا على المقال، نتائج مثيرة للاهتمام ومذهلة.