الحياة الاجتماعية للخلايا العصبية

كيف يتم تمثيل المعلومات الاجتماعية في الدماغ - وما التغيرات التي تطرأ على هذا التمثيل عند مرضى التوحد؟

عندما يأتي الطفل إلى العالم، فهو لا يميز بين نفسه وبين محيطه، وبالتالي يركز على نفسه واحتياجاته؛ "صاحب السمو الطفل"، أطلق سيغموند فرويد على هذه العقلية اسم "صاحب السمو الطفل". تدريجيًا سيتعلم الطفل أنه كائن منفصل - وهي خطوة ضرورية على طريق التواصل الاجتماعي الذي يعترف للآخرين باحتياجاته ونواياه ومشاعره. إن العنوان العصبي المركزي لتنمية هذه المهارات الاجتماعية هو قشرة الفص الجبهي، وهي المنطقة التي تتطور آخر مرة في دماغنا ولا تنضج بالكامل إلا في مرحلة البلوغ. في اضطرابات طيف التوحد، التي تتميز بصعوبات في التواصل الاجتماعي، تم إثبات التغيرات التشريحية في قشرة الفص الجبهي، ولكن لا يُعرف سوى القليل جدًا عن كيفية تشفير المعلومات الاجتماعية فعليًا في هذه المنطقة من الدماغ. في دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، ونشرت مؤخرًا في المجلة العلمية Nature Neuroscience، تم إظهار اختلافات مذهلة بين ترميز المعلومات الاجتماعية والمعلومات غير الاجتماعية في قشرة الفص الجبهي لدى الفئران. واكتشف الباحثون أيضًا أنه في نموذج التوحد لدى الفئران، لم يتم تسجيل اختلاف واضح في تشفير نوعي المعلومات، وكان نمط نشاط الخلايا العصبية أكثر ضجيجًا مقارنة بالفئران العادية. قد تمهد هذه النتائج الطريق لاتجاهات علاجية جديدة لاضطرابات طيف التوحد.

الفئران، مثل البشر، مخلوقات اجتماعية للغاية، تعيش في مجموعات ذات بنية اجتماعية محددة. التواصل الاجتماعي بين الفئران هو سلوك معقد ومتعدد المتغيرات، وبالتالي يصعب قياسه. لاختبار كيفية معالجة الدماغ للمعلومات الاجتماعية، قام باحثون من مختبرات البروفيسور عوفر يزهار والبروفيسور إيلاد شنايدمان في قسم البيولوجيا العصبية بتصميم مجموعة تجريبية تجعل من الممكن تبسيط المواقف الاجتماعية المعقدة بشكل كبير. تشرح الدكتورة دانا روبي ليفي، التي قادت البحث مع طالبة البحث طال تمير، أن "حاسة الشم تلعب دورا مركزيا في التواصل الاجتماعي بين الفئران". "لذلك قمنا ببناء نظام تجريبي يسمح بحقن روائح مختلفة في الفئران بينما نقيس استجابتها لهذه الروائح باستخدام أقطاب كهربائية في قشرة الفص الجبهي." بعض الروائح في التجربة كان لها معنى اجتماعي - روائح طبيعية يفرزها ذكور أو إناث الفئران. بالإضافة إلى ذلك، قام الباحثون بنشر روائح زبدة الفول السوداني - وهي منبهات شهية معروفة لدى الفئران - وروائح الموز - التي لا تبالي بها الفئران تمامًا، بالإضافة إلى رائحة تذكرنا بالعشب المقطوع - والتي تجدها الفئران مثيرة للاشمئزاز إلى حد ما.

ووجد الباحثون أن الاستجابة للروائح الاجتماعية في قشرة الفص الجبهي لدى الفئران كانت أقوى بكثير مقارنة بالروائح غير الاجتماعية. في الواقع، استجاب حوالي ربع الخلايا العصبية في هذه المنطقة حصريًا للروائح الاجتماعية، أي ضعف عدد الخلايا العصبية التي استجابت حصريًا للروائح غير الاجتماعية. يقول البروفيسور يزهار: "في التجارب السابقة التي أجريت في مناطق أخرى من الدماغ، لم تتم ملاحظة أي استجابة تفضيلية للروائح الاجتماعية - أي أنه يبدو أن هذه استجابة فريدة لقشرة الفص الجبهي".

ولكن ليست الفئران - والبشر فقط - هي مخلوقات اجتماعية، بل كذلك الخلايا العصبية: فالخلايا العصبية في دماغنا تتواصل مع بعضها البعض بلغة حيث يتم تشفير "الكلمات" في أنماط من النشاط الكهربائي المشترك. وللتحقق من كيفية تفاعل الخلايا العصبية كمجموعة وليس كأفراد فقط، استخدم الباحثون أدوات حسابية فريدة تم تطويرها في مجموعة بحث البروفيسور شنيدمان والتي تسمح بالتحقق من كيفية قيام مجموعات كبيرة من الخلايا العصبية بتشفير المعلومات. استخدم الباحثون، بقيادة الطالب الباحث طال تمير، هذه الأدوات لفحص النشاط المشترك للخلايا العصبية وتحديد الأنماط التي تكشف عن تفضيل واضح للمحفزات الاجتماعية على المحفزات غير الاجتماعية. يقول تامير: "في الواقع، رأينا أن فئة الرائحة - الاجتماعية/غير الاجتماعية - أكثر أهمية بكثير من الطبيعة المحددة للرائحة - سواء كانت زبدة الفول السوداني الجذابة أو الموز الكئيب". علاوة على ذلك، رأى الباحثون أنه عندما واجهت الفئران الروائح مرة ثانية، أصبح التمييز بين الفئات أكثر حدة، في ضوء الخبرة السابقة، في حين أصبح الفصل داخل كل فئة أصغر. وهذا يعني أن الفئران تعلمت بسرعة تصنيف الروائح الاجتماعية بشكل منفصل عن الروائح غير الاجتماعية، وقد فعلت ذلك بشكل أفضل بعد تجربة واحدة فقط.

لفهم ما إذا كانت معالجة المعلومات الاجتماعية تتم بشكل مختلف في الدماغ المصاب بالتوحد، كرر الباحثون التجربة على الفئران التي تم هندستها وراثيا لإنتاج طفرة مرتبطة بمتلازمات طيف التوحد لدى البشر. ووجدوا أن الفئران المعدلة وراثيا استجابت بشكل أقل للمحفزات الاجتماعية وتميزت بشكل أقل بين المحفزات الاجتماعية والمحفزات غير الاجتماعية. ولم تتحسن هذه الاستجابة حتى عندما واجهت الفئران الروائح للمرة الثانية، وظلت استجابة قشرة الفص الجبهي لكلا الفئتين متشابهة. في الواقع، رأى الباحثون أن نشاط الدماغ في هذه الفئران كان في الأساس "أكثر ضجيجًا" من الفئران العادية - أي أنه حتى عندما لم يتم تقديم أي محفزات لهم على الإطلاق، تم تسجيل تباين كبير في النشاط العصبي التلقائي في الفئران العادية. الخلايا العصبية من نموذج التوحد. وبعبارة أخرى، كان "التواصل الاجتماعي" بين الخلايا العصبية معيبًا.

"يبدو أن الضوضاء تلعب دورًا رئيسيًا في الفشل في تمثيل المعلومات الاجتماعية في نموذج الفأر المصاب بالتوحد. ويضيف الدكتور ليفي: "ربما يشير هذا الفشل إلى وجود خلل في القدرة على الاستجابة للمحفزات أثناء التفاعلات الاجتماعية". وفي الدراسات المستقبلية، سيتمكن الباحثون من اختبار أي عمليات التلاعب قد تقلل من الضوضاء في النظام. إذا كان تقليل الضوضاء سيؤدي أيضًا إلى تغيير في السلوك، فإن النتائج ستشير إلى اتجاهات جديدة لعلاج اضطرابات طيف التوحد.

1,000 إلى 10,000 - عدد الروابط "الاجتماعية" للخلية العصبية المتوسطة في القشرة الدماغية. في مرض التوحد، يتغير عدد الوصلات المتشابكة وقوتها بحيث تصبح الخلايا العصبية أقل "تزامنًا".

للمادة العلمية