أكتشاف نوع جديد من انفصام الشخصية.

اكتشاف نوع جديد من انفصام الشخصية، كشفت دراسة جديدة أن جميع المصابين بالفصام لا يظهرون نفس بنية الدماغ غير الطبيعية.

عند مسح أدمغة أكثر من 300 من مرضى الفصام، يعتقد الباحثون الآن أنهم حددوا نوعين فرعيين من التشريح العصبي، لهذا الاضطراب العصبي الغامض؛ واحد منهم لم يتم اكتشافه من قبل.

المادة الرمادية و علاقتها بانفصام الشخصية :

اكتشاف نوع جديد من انفصام الشخصية، اليوم، البيولوجيا العصبية للفصام ليست مفهومة بشكل جيد، ولكن تاريخيا، تم ربطها بانخفاض حجم المادة الرمادية، وهو نوع أنسجة المخ التي تحتوي على الجسم الرئيسي للخلايا العصبية.

هذا نمط نموذجي للمرض يستمر في الظهور في الأبحاث، لكن بينما أظهر غالبية المرضى في هذه الدراسة الجديدة أيضًا هذه النواقص، كان لدى جزء كبير مستويات مادة رمادية صحية بشكل مدهش.

يوضح كريستوس دافاتسيكوس، اختصاصي الأشعة في جامعة بنسلفانيا: “أظهرت العديد من الدراسات الأخرى، أن المصابين بمرض انفصام الشخصية لديهم كميات أقل بكثير من المادة الرمادية مقارنة بعناصر التحكم الصحية”.

“ومع ذلك، لم يكن الأمر كذلك بالنسبة لثلث المرضى على الأقل، فقد كانت أدمغتهم طبيعية تمامًا تقريبًا”.

الشيء الوحيد الذي برز هو :

الزيادة في حجم العقد القاعدية، وهو الجزء من الدماغ المسؤول في المقام الأول عن التحكم في الحركات.

على الرغم من أن الفصام هو اضطراب في العقل يتداخل مع المعالجة المستمرة للواقع، إلا أنه يمكن أن يؤدي أيضًا إلى مشاكل جسدية مثل الحركات البطيئة والتشنجات اللاإرادية.لكن أنماط الدماغ هذه لا تتوافق تمامًا مع الإجماع الحالي على مرض انفصام الشخصية.

في الواقع، فإن فكرة “عدم التجانس التشريحي العصبي” – حيث قد يظهر بعض الأشخاص عجز في المخ في حين أن البعض الآخر لا – قد تم النظر فيها مؤخرًا فقط.

وخلص الباحثون إلى أن :

“هذه النتائج تتحدى المفهوم التقليدي المتمثل في أن فقدان حجم الدماغ هو سمة عامة للفصام”.

باستخدام التعلم الآلي، قام الفريق بتحليل فحوصات الدماغ لـ 307 من مرضى الفصام و 364 من عناصر التحكم الصحية، وصنفهم إلى أنواع فرعية تشريحية عصبية.

وفي الاجماع، لم يُظهر ما يقرب من 40 في المائة من المشاركين المصابين بالفصام النمط المعتاد للمادة الرمادية المخفضة.

في بعض الحالات، أظهروا في الواقع المزيد من حجم المخ في منتصف الدماغ، في جزء يسمى (المخطط).

لا يمكن العثور على تفسير واضح للنتائج – وليس الدواء أو العمر أو أي عوامل بشرية أخرى.

يقول دافاتزيكوس: “هذا هو الجزء الذي نشعر فيه بالحيرة الآن”.

“نحن لا نعرف. ما نعرفه هو أن الدراسات التي تضع كل مرضى الفصام في مجموعة واحدة ، عند البحث عن ارتباطات مع الاستجابة للعلاج أو التدابير السريرية ، قد لا تستخدم النهج الأفضل”.

 

(اكتشاف نوع جديد من انفصام الشخصية)

تصنيف و وصف المرض :

المرضى الذين صُنفوا في أي نوع فرعي من الدماغ عانوا من مستويات متشابهة من الأعراض وتم علاجهم بنفس الجرعة تقريبًا. ربط بحث سابق بين أحجام القشرية المنخفضة والعقاقير المضادة للنسيان، لكن الباحثين لم يكتشفوا مثل هذه الاختلافات بين النوعين الفرعيين.

ويلاحظ الفريق أن اختلافات الدماغ بين الأنواع الفرعية لا تزال تتأثر بعواقب تناول الدواء، على سبيل المثال، مقاومة أعلى للعلاج في النوع الفرعي 1 مقارنة بالنوع الفرعي 2، الذي يبدو أن أحجامه القشرية لا تقل.

لكن الجوانب الأخرى – مثل عدم وجود اختلاف في شدة الأعراض – لا تدعم هذا التفسير.

 

وقد ألمحت دراسات حديثة أخرى أيضًا إلى عرض أكثر تنوعًا لمرض انفصام الشخصية في الدماغ؛ بالنظر إلى كيف يمكن أن تكون أعراض الفصام المتغيرة، وعدد قليل من الناس يستجيبون للعلاج، فإن هذه الفكرة القائلة بأن حجمًا واحدًا لا يناسب الجميع لا يخلو من الصحة او الثقة.

ولكن ثبت أن من الصعب للغاية ربط هذه الأعراض بأنماط او حالات في المخ، خاصة وأن النماذج الحيوانية ليست مفيدة في تشخيص الأمراض إلى حد كبير من خلال الإبلاغ الذاتي.

وقال  دافاتزيكوس “إن الرسالة الرئيسية هي أن الأسس البيولوجية للفصام – وفي الواقع العديد من الاضطرابات العصبية والنفسية الأخرى – غير متجانسة للغاية”

نظام مقترح جديد لتصنيف و تشخيص مرض الانفصام في الشخصية :

يصنف أحدث تصنيف لمرض انفصام الشخصية في DSM-V الحالة على أنها طيف يستند إلى الأعراض وحدها، بعد أن ابتعد عن الأنواع الفرعية السلوكية، مثل جنون العظمة والكاتون.

لكن يعتقد أن ملاحظات التنوع العصبي في مثل هذه الاضطرابات، يمكن أن تأخذ في النهاية فئات التشخيص إلى أبعد من ذلك بكثير.

“في المستقبل، لن نقول،” هذا المريض مصاب بانفصام الشخصية ، “سنقول ،” هذا المريض لديه هذا النوع الفرعي “أو” هذا النمط غير الطبيعي “، بدلاً من مظلة واسعة واحدة التي تصنف الجميع “.

سيتعين علينا انتظار المزيد من الأبحاث في علم التشريح العصبي لمختلف الاضطرابات، لمعرفة ما إذا كان هذا التصنيف ممكنًا أم لا في انفصام الشخصية.

 

المصدر :   Brain.

عالم الفيروسات البسيط بتركيبه المُعقّد بألغازه

لا يهمني معرفة كم تبلغ من العمر، ولكني أملك الثقة كي أؤكد لك أنك على الأقل قد عاصرت انتشار أحد أنواع الفيروسات، ولا بُد أنك قد تكبدت عناء سماع أرقام الضحايا المتزايدة والمخاوف والتحذيرات والتهويلات اللامتناهية.

ولا بُد أنك قد رسمت على وجهك ابتسامة سخرية أو تعجّب لحظة سماعك المعلومات الغريبة التي أخبرك إيّاها أحد أصدقائك عن الفيروسات والمؤامرات السرية التي تُحاك باستخدام هذا السلاح البيولوجي!

دع عنك عزيزي القارئ عبء تلك المعلومات الثقيلة والمزيفة غالبًا، وانطلق معنا في جولة إلى عالم الفيروسات البسيط بتركيبه المُعقّد بألغازه.

ما هو الفيروس؟

بلا أي تعقيدات وبكل بساطة، الفيروس هو مادة وراثية محفوظة في مغلف أو محفظة من البروتين.

وبسبب التركيب البسيط للفيروس فأنه غير قادر على التكاثر من تلقاء نفسه بل يعتمد في ذلك على خلية مستضيفة توفر له العضيات والبيئة الملائمة للتضاعف والتكاثر.

تصنيف الفيروسات

على الرغم من بساطة الفيروسات إلا أنها تضم مجموعات متنوعة وأعداد كبيرة. ولتسهيل دراستها تم وضعها في عدة تصنيفات باستخدام عدة معايير، تختلف من حيث:

الشكل

تتشكل كبسولة البروتين حول المادة الوراثية بعدة أشكال، منها : المحفظة Capsomere ، الكروي Spherical ، اللولبي Helical ، وشكل العشرين وجه Icosahedral .

المادة الوراثية

تحتوي بعض الفيروسات على سلسلة واحدة من جزيء RNA وبعضها يحتوي على سلسلتين، كما يمكن أن تحتوي على سلسلة واحدة أو سلسلتين من جزيء DNA.

نوع الخلية المستضيفة

الفيروسات قادرة على العيش داخل جميع أنواع الخلايا سواء كانت وحيدة أو متعددة، وبشكل عام تقسم إلى فيروسات متطفلة على البكتيريا وفيروسات متطفلة على الكائنات متعددة الخلايا.

آلية عمل الفيروسات داخل الخلايا المستضيفة

تبدأ الحرب بين الفيروس والخلية المستضيفة بالتصاق الفيروس على الغشاء الخارجي للخلية ومن ثم محاولة إدخال المادة الوراثية الخاصة بالفيروس إلى داخل الخلية. تظهر الفيروسات هنا اختلافًا في طريقة إدخالها لمادتها الوراثية، فمنها من تتحد مع الغلاف الخارجي للخلية وتندمج معه وبعدها تفرغ محتواها الجيني، ومنها من تحاول إقناع الخلية بأنها كائن مسالم لا ينوي أي شر كإقناعها أنه قابل للاستهلاك وبذلك تلتف الخلية المسكينة حول الفيروس في عملية تدعى البلعمة Endocytosis، أما إذا واجه الفيروس غلافاً قاسيًا فأنه يحقن مادته الوراثية تمامًا كالإبرة إلى داخل الخلية المستهدفة دون الحاجة إلى دخولها.

في حال كانت المادة الوراثية تتكون من جزيء RNA فإنها تتجه نحو الريبوسوم لتبدأ هناك عملية التشفير وتصنيع بروتين الفيروس والذي يبدأ بدوره بمهاجمة جزيئي DNA و RNA الخلية المنافس والتخلص منهما وذلك لإتاحة فرصة أكبر لتضاعف المادة الوراثية للفيروس وإنتاج نسخ أكثر منه، بعد استنزاف مصادر الخلية، تغادر نسخ الفيروس الخلية متجهةً لخلايا أخرى.

مغادرة الخلية لن تكون سلمية بالطبع، فبعض الفيروسات تحلل غشاء الخلية وبذلك تتحلل الخلية بأكملها، بعضها الآخر تستغل هذا الغشاء وتضغط نفسها باتجاهه متنكرةً به وتستخدمه كوسيلة لمهاجمة باقي الخلايا والتي تتعرف على هذا الغشاء باعتباره خلية صديقة وليس فيروس قاتل.

تاريخ الفيروسات وتطورها

قبل أن نتسائل عن تاريخ الفيروسات لا بُد أن نتسائل عن آلية تحديد هذا التاريخ لكائنات ليس لها أي سجل أحفوري في الصخور -بسبب هشاشتها وعدم قابليتها للحفظ-.

ربما تكون الإجابة صادمة لك، لكن المادة الوراثية الخاصة بك وبكثير من الكائنات الحية يعتبر سجل أحفوري غني للفيروسات، كيف ذلك؟

إليك القصة، هناك نوع من الفيروسات معروف باسم الـ Retrovirus، يحتوي هذا النوع على جزيئات RNA كمادة وراثية، ويحتوي كذلك على بروتين مسؤول عن النسخ المعاكس أي تحويل جزيء RNA الى جزيء DNA، وبالتالي يحول المادة الوراثية الخاصة به إلى DNA، والتي بدورها تندمج مع DNA الخلية، وتتم بعدها باقي العمليات وتصنيع البروتين.

اندماج جزيء الـ DNA الذي يحدث في الخلايا الجنسية كالحيوانات المنوية والبويضات يورَّث للأجيال اللاحقة، وبالتالي يتم حفظ المعلومات الوراثية للفيروس في الكائن الحي وتنتقل من جيل إلى جيل، وبمقارنة تسلسل المادة الوراثية بين الأنواع المختلفة للكائنات الحية يمكننا تحديد عمر الفيروس أو على أقل تقدير معرفة الوقت الذي هاجم فيه هذا الفيروس خلايا الكائن الحي.

هذا بالنسبة لآلية تحديد تاريخ الفيروسات، أما بالنسبة لتاريخ الفيروسات وسبب ظهورها فهناك عدة نماذج مقترحة، نذكر منها:

النموذج الأول Virus first model

يقول بأن بساطة الفيروسات ترجّح أنها تطورت في وقت كانت فيه الحياة بسيطة وأولية أي أنها أقدم من أقدم كائن حي.

فرضية الهروب Escape Theory

تقترح أن الفيروسات تطورت من جينوم الخلايا، حيث أن بعض قطع الجينوم قادرة على قص ونسخ بعضها ونقل نفسها من جزء لآخر خلال سلسلة الحمض النووي، يعتقد العلماء أن أحد هذه القطع كان لها القدرة على تغليف نفسها ببروتين والهرب خارج الخلية.

النموذج الثالث

يقترح أن الفيروسات هي بقايا فيروسات أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا وقربًا للحياة الخلوية، وبعدها طورت علاقة تكافلية مع الكائنات الأخرى. مع ازدياد اعتماد الفيروس على الخلية المستضيفة، تخلى عن تعقيده، وبهذا تحولت العلاقة إلى تطفلية.

كيف تنتقل الفيروسات بين الأنواع المختلفة من الكائنات الحية؟

تتضمن عملية قفز الفيروس بين الأنواع المختلفة من الكائنات الحية ثلاث مراحل أساسية، وهي الاتصال مع الخلية الجديدة ومن ثم مهاجمتها والتضاعف داخلها ومن بعدها الإنتقال لفرد آخر من النوع ذاته.

التحدي الاول يكمن في الارتباط على سطح الخلية بمستقبلات خاصة أو آليات معينة، ومن ثَم دخوله إلى الخلية حيث سيجد الفيروس نفسه في حاجة لتوظيف آليات تكيّف جديدة إضافية لاستغلال الآلة التكاثرية الخاصة بالخلية لصالحه. كما أنه بحاجة إلى تثبيط عمل جهاز المناعة ونشر نسخ منه للخلايا المجاورة. بعد إتمام هذه التحديات بنجاح يصبح الفيروس قادرًا على الإنتقال إلى ضحية أخرى.

لحسن الحظ؛ الاختلافات الجينية بين الخلايا المضيفة تجعل من مهمة القفز بينها أمرًا صعبًا إلى حدٍ ما، لكن سرعة عمليات التكاثر الجنونية وما يرافقها من طفرات جينية ذات تأثير تكيفي – على الرغم من نسبتها القليلة – قادرة على جعل الفيروس ضيفًا جديدًا لدى خلية مستضيفة جديدة.

الأدوية والعقاقير المتوافرة

استطاع العلماء تطوير العديد من العلاجات والتي تعمل على تثبيط مراحل مختلفة في رحلة الفيروس نحو مهاجمة الخلية، حيث يعمل دواء Amantadine و Maraviroc المستخدمين في علاج فيروس الهربس Herpes على إعاقة عملية إختراق الفيروس للخلية. أما Acyclovir و Foscarent فيعملان على تثبيط عملية تصنيع تسلسل الحمض النووي والمادة الوراثية.

Zidovudine يعمل على تثبيط عملية النسخ العكسية، أي تحويل جزيء RNA إلى جزيء DNA وبالتالي يستخدم في علاج فيروس HIV المسبب لمرض نقص المناعة المكتسبة أو الأيدز AIDS، وIndinavir يعمل على تثبيط عملية تصنيع البروتين.

الجدير بالذكر أن هذه العلاجات تُعطى في الحالات الحرجة والخطرة جدًا، ويتم فيها مراعاة توافر عوامل الخطورة، ككبار السن والأطفال والحوامل وتواجد الأمراض المزمنة.

ما هو سبب خوفنا الدائم من الفيروسات ؟

مع توافر العديد من الأدوية ربما يتبادر إلى ذهنك عزيزي القارئ عن سبب خوفنا المستمر من الفيروسات، الإجابة هي أن مفتاح نجاح الفيروسات يكمن في بساطتها.

التركيب البسيط للفيروسات يحد من التراكيب القابلة لتصنيع أدوية وعقاقير لتثبيطها، كما أن سرعة تكاثرها الجنونية وما يرافقها من طفرات تجعل منها مقاومة بصورة سريعة للأدوية المتوافرة.

هل الفيروسات كائنات حية؟

من الطريف حقاً مع كل هذه الجلبة والتساؤلات التي تثيرها الفيروسات تواجد جدل كبير حول تصنيف الفيروس ككائن حي، ففي تعريفنا للفيروس قلنا أنه مادة وراثية وغلاف بروتيني فقط، كما أن الكثير من العلماء يضعون الفيروسات في منطقة رمادية من الأشياء شبه الحية. فالكائنات الحية تتميز بقدرتها على التكاثر والتطور، والمحافظة على بيئة مستقرة داخل خلاياها وصنع طاقتها بنفسها. أما الفيروسات فهي تتكاثر وتتطور لكنها لا تحقق الشرطان الأخيران فكانا السبب لزجّها في تلك المنطقة الرمادية.

سواء اعتبرها الخبراء كائنات حية أو شبه حية فالفيروسات موجودة وتشكل ما يقارب ٨ % من حمضك النووي الخاص والباحثون في كل مكان وبشكل متواصل في بحث دائم مستمر عن الطفرات التي من الممكن أن تتبعها الفيروسات للقفز بين الأنواع المختلفة من الكائنات وأساليب المقاومة التي تطورها ضد الأدوية والعقاقير، ويكمن التحدي الحقيقي في توقع الفيروس الذي سيشكل الكارثة العالمية القادمة.

المصادر:
Novalabs
PBS Eons
NatGeo
Khan Academy
Ted Ed

كيف يختلف الرجال والنساء في تخزين الدهون في الجسم؟

عندما يتعلق الأمر بتحديد كيفية تخزين النساء والرجال للدهون، فإن ذبابة الفاكهة قد تحمل المفتاح!

الناس وذبابة الفاكهة على حد سواء متشابهين وراثيا، في الواقع يمكن العثور على ما يقرب من 75 في المئة من الجينات المسببة للأمراض في البشر في الذبابة في شكل مماثل.

في دراسة جديدة نُشرت مؤخرًا في «PLOS Biology»، استخدم باحثون من كلية الطب في جامعة كولومبيا البريطانية ذبابة الفاكهة لاكتشاف اكتشاف وراثي أساسي حول الاختلافات بين كيفية تخزين الذكور والإناث للدهون واستقلابها.

توضح المؤلفة الرئيسية للدراسة، إليزابيث ريدوت، أستاذة مساعدة في قسم العلوم الخلوية والفسيولوجية، وطالبة الدراسات العليا ليانا وات، معنى هذا الاكتشاف لمستقبل علاج وإدارة الأمراض الأيضية، بما في ذلك مرض السكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية.

كيف يختلف تخزين الدهون والتمثيل الغذائي بين الرجال والنساء؟

في معظم الحيوانات، تخزن الإناث الدهون أكثر من الذكور ، وتقوم بتخزينها ببطء أكثر. في البشر، نرى اتجاهات مماثلة بين الرجال والنساء.

في حين أن هذا الاختلاف في استقلاب الدهون بين الرجال والنساء قد تم تفسيره جزئيًا من خلال نمط الحياة، فإن العوامل البيولوجية مثل الهرمونات الجنسية والكروموسومات الجنسية تلعب أيضًا دورها.

حددت الكثير من الأبحاث المئات من جينات التمثيل الغذائي للدهون التي تتأثر بالهرمونات والكروموسومات الجنسية، ولكن لا يُعرف إلا القليل عن أي من هذه الجينات يسبب اختلاف الذكور والإناث في تخزين الدهون.

ما فائدة دراسة ذبابة الفاكهة؟

يمكن العثور على ما يقرب من 75 في المئة من الجينات المسببة للأمراض البشرية في ذبابة الفاكهة في شكل مماثل. بالنظر إلى أن الذباب الأنثوي يخزن أيضًا دهونًا أكثر من الذكور ، ويستقلبها ببطء أكثر ، فهذا يجعلها حيوانًا مثاليًا لإثراء فهمنا للجينات التي تؤثر على الاختلافات بين الذكور والإناث في العمليات الخلوية الأساسية مثل استقلاب الدهون.

ماذا وجدت الدراسة؟

حددنا جين استقلاب الدهون الذي ينظم الفرق بين الذكور والإناث في تخزين الدهون. في الذباب بدون هذا الجين ، يخزن الذكور والإناث نفس كمية الدهون بالضبط. هذا الاكتشاف يمهد الطريق لتحديد الجينات الأيضية التي تتحكم في الاختلافات بين الذكور والإناث في جوانب أخرى من التطور وعلم وظائف الأعضاء.

ما هي الآثار المترتبة على الناس؟

تجرى الدراسة في المرحلة الأولى من عملية الاكتشاف. لكننا نأمل أنه من خلال تحديد الجينات التي تفسر السبب في أن الذكور والإناث لديهم كميات مختلفة من الدهون، سوف نكون أكثر قدرة على فهم سبب الاختلافات بين الرجال والنساء في خطر الإصابة بالأمراض المرتبطة بتخزين الدهون غير الطبيعية، مثل أمراض القلب والأوعية الدموية والنوع الثاني. داء السكري.

إن معرفة الجينات التي تؤثر على تخزين الدهون والتمثيل الغذائي هي أيضًا خطوة أولى مهمة في تطوير علاجات أكثر دقة لمعالجة مرض التمثيل الغذائي. في الوقت الحالي ، لا تتوفر الكثير من الأدوية لعلاج استقلاب الدهون غير الطبيعي، وغالبا ما تعمل الأدوية المتوفرة بشكل أفضل لدى الرجال أو النساء. من خلال تحديد الجينات التي تؤثر على تخزين الدهون في ذباب الذكور والإناث، سنكتسب معلومات حيوية حول تطوير علاجات جديدة مخصصة للنساء، وللرجال، في علاج استقلاب الدهون غير الطبيعي.

 

• المصدر : PLOS Biology

إشارة عصبية جديدة يحتكرها مخ الإنسان

إشارة عصبية جديدة يحتكرها مخ الإنسان تحمل الكثير من التأملات نحو القوة الحاسوبية لعقلنا دونًا عن سائر الكائنات، والتي تتحدى فرضيةً دامت طويلًا في التعلم الآلي.

تخبرنا دراسة نشرت بدورية العلوم «Science Magazine» في بداية هذا العام عن قوة خفية يحملها الثلثان الأخيران من قشرتنا المخية، تحديدًا في قلب الخلايا العصبية في هذه المنطقة.

الخلية العصبية كما فهمناها

تتكون الخلية العصبية من رأس وذيل، يسمى الرأس بجسد الخلية العصبية «Soma»، وتستقبل خلاله الإشارات الكهربية من الخلايا حولها، تسير الإشارة الكهربية في جسد الخلية العصبية حتى تصل إلى الذيل أو ما يسمى بالمحور «axon»، يستريح المحور على جسد خلية عصبية أخرى، ناقلًا إليها الإشارة الكهربية.

ولكن الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك، حيث أن الخلية العصبية تحمل بوابات مختلفة للأيونات الموجبة والسالبة، مثل الصوديوم والبوتاسيوم والكاسيوم والكلور، وكل بوابة لهذه الأيونات لها طريقة عملها، فبعضها يتحفز سريعًا حينما تأتيه الإشارة الكهربية، بعضها ينشط ببطء، والبعض الآخر يحتاج قدرًا معينًا من الإشارات الكهربائية حتى ينشط، معًا تعمل هذه الأيونات على نقل الإشارات العصبية من خلية عصبية إلى أخرى، ومن منطقة من المخ إلى منطقة أخرى.

 تعمل الخلايا العصبية جميعها معًا على حل “المشكلات”، قد تكون هذه المشكلة ماذا نتناول في عشاء اليوم، أو كيف ننظم أنفسانا ونسترخي حين تكون حياتنا مستقرة ولا خطر يواجهنا.

ولأن الخلايا العصبية تعمل على مرور الكهرباء فيما بينها فقد مثلها علماء الأعصاب بصورة شبكة، حيث تمثل كل خلية عصبية نقطة ، وتنتشر الإشارة العصبية خلالها محكومة بنوع الأيونات ونوع الاتصالات عند هذه الخلايا العصبية.

علوم الأعصاب والتعلم الآلي

يستغل علماء الحاسوب مفهوم الشبكة العصبية «Neural Network» بدرجة كبيرة في شتى المشاكل، خاصة مشكلات التعلم الآلي Machine» «Learning، يحمل هذا المجال تطبيقات كبيرة في تحليل البيانات المختلفة والتفضيل بينها وإيجاد حلول لشتى المشاكل التي يتم عرضها على هذه الشبكة العصبية، ولكن تطبيقاتها لم تتوقف على علوم الحاسب فقط، ولكنها تستخدم في فهم الجهاز العصبي و تمثيله في نماذج وفهمه بقدر أكبر مما تطرحه فقط دراسة الخلايا العصبية  كجزيئات كيميائية وأيونات.

كان الفهم السائد من هذا المنطلق أن الخلية العصبية المفردة تعمل مثل بوابة المنطق AND المشهورة في الدوائر الكهربائية، فيجب أن يجتمع قدر معين من النشاط الكهربائي في جسد الخلية كي تتمكن من إرسال سيال عصبي خلال محورها إلى الخلية العصبية التالية. وهذا المفهوم يتناسق مع فهمنا لتركيب الخلية العصبية، حيث أن بعض الأيونات لا تدخل الخلية إلا عندما تأتيها إشارات عصبية قوية مجتمعة من عدة خلايا عصبية أخرى.

يتوقف دور الخلية العصبية المفردة على ذلك، لما فيه من بساطة، ولكن نظريًا فيمكن لشبكة من الأعصاب أن تقوم بأي وظيفة أيًا كانت، بل إن تحقيق بعض الوظائف يتوقف كليًا على شبكة الأعصاب، ولا يمكن القيام بها في خلية عصبية مفردة، بل قام بعض علماء الحاسب في أواخر ستينيات القرن الماضي بالإثبات النظري لاستحالة القيام بوظيفة XOR إلا من خلال شبكة عصبية متكونة من عدة طبقات، ولا تستطيع شبكة واحدة القيام بها.

تعمل بوابة XOR بقراءة إشارتين كهربيتين يدخلانها، فإن كان إحداهم موجبة أو 1، أما الثانية غير متواجدة أو 0، ترسل بوابة XOR إشارة موجبة أو تحمل قيمة 1 هي الأخرى لباقي أجزاء الشبكة العصبية أو الدائرة الكهربية، أما إذا جاءتها إشارتين بقيمة 1 أو إشارتين بقيمة 0 فلا تعمل.

هل كنا على خطأ؟

هذا إلى أن جاء ماثيو إيفان لاركم «Mathew Evan Larkum» من جامعة همبلدت برلين الألمانية «Humboldt University of Berlin» وفريقه البحثي لدراسة ظاهرة جديدة في الخلية العصبية، تحديدًا في ثلثي القشرة المخية الخارجيين وتفسير سلوكها الغريب الذي لا يستطيع تفسيره فهمنا عن الخلايا العصبية.

باستخدام أيونات كالسيوم المشعة، وبغلق بوابات الأيونات الموجودة على الخلية العصبية، وجد الباحثون نوعًا جديدًا من بوابات الكالسيوم، والتي تحمل نوعًا خاصًا من  الإشارات العصبية dCaAP، تختلف في تحفيزها وتوصيلها للكهرباء عن سائر الخلايا العصبية التي درسناها من قبل.

بعد دراسة العديد من الخلايا العصبية التي تظهر هذا النمط من بوابات الكالسيوم، قام الباحثون بتصميم نموذج حاسوبي للخلايا العصبية بالخصائص الجديدة التي وجدوها.

في المحاكاة التي صمموها، تنطلق إشارات عصبية بشكل عشوائي نحو الخلايا وفيما بينها، مما يزيد من احتمال أن تصل إشارتان عصبيتان لنفس الخلية في نفس الوقت، حين يحدث ذلك، لا تنطلق أي إشارة عصبية من نوع الdCaAP، ولكن تنشط فقط حينما يصلها إشارة عصبية واحدة في الوقت الواحد.

يعد هذا النشاط مطابقًا تمامًا لوظيفة XOR التي تطرقنا إليها، يقول الباحثون في دراستهم: “طال الظن بأن التشابكات العصبية تقوم فقط بوظيفتي AND أو OR”، ولكن حسب نتائج دراستهم يكمل الباحثون “ولكننا وجدنا السيالات العصبية dCaAPs يستطيع القيام بهذه الوظيفة”.

لعل العامل الرئيسي الذي أدى لهذا الاكتشاف يكمن في قيام العلماء بدراسة شرائح من خلايا عصبية بشرية مستأصلة -لأسباب علاجية- من مرضى الأورام الدماغية ومرضى الصرع، فاعتمادهم على العينات البشرية كشف لنا ما لم تكشفه لنا أدمغة الفئران التي درسناها وبنينا على أساسها مفهومنا عن الخلايا العصبية ونشاطها، فهذا النوع يعد إشارة عصبية جديدة يحتكرها مخ الإنسان.

ماذا بعد؟

يدعو الباحثون العلماء في نهاية الدراسة بتجديد رؤيتهم للعقل البشري ومفهومنا عنه، فسيؤدي فهم قدرة الخلية المفردة ووضع نموذج سليمة لها في النهاية لفهم العقل البشري وكيف تتفاعل جميع عناصره لينشأ السلوك المخي في النهاية.

تخبرنا هذه الدراسة أيضًا أن الخلية العصبية المفردة تحمل داخلها قوة حاسوبية اقوى مما توقعناه، وهذا يفتح الباب أما تجديد العديد من المفاهيم، فالخلية العصبية ليست مجرد نقطة في شبكة تنتشر خلالها الإشارات الكهربية، ولكنها تحمل تعقيدًا كافيًا يجعلها في ذاتها كيانًا يستحق الدراسة والفهم، ومن يدري إلى ماذا ستصل تطبيقات هذا في علوم الحاسب ذاتها التي أنكرت إمكانية مثل هذا الأمر.

المصدر: Science Magazine