هل تساءلت يومًا ما الذي يُحرك جسدك يمينًا أو يسارًا؟ قد تبدو هذه الحركة بسيطة، لكنها في الواقع عملية معقدة تتطلب تنسيقًا دقيقًا بين أجزاء مختلفة من الدماغ.
في دراسة حديثة، تمكن فريق من الباحثين من جامعة كوبنهاغن من اكتشاف نوع جديد من الخلايا العصبية التي تلعب دورًا رئيسيًا في التحكم بحركاتنا يمينًا ويسارًا.
يُعتقد أن هذا الاكتشاف سيساعدنا على فهم كيفية عمل الدماغ بشكل أفضل، وكذلك قد يُساهم في تطوير علاجات جديدة لاضطرابات الحركة المختلفة.
اكتشاف “عصا توجيه” جديدة بالدماغ للتحكم باليمين واليسار عند المشي
في عام 2020، حدد كل من أولي كيحن وجاريد كريج وزملاؤهما “عصا توجيه الدماغ” – وهي شبكة من الخلايا العصبية في الجزء السفلي من جذع الدماغ تتحكم بالحركات اليمين واليسار أثناء المشي. لكن في ذلك الوقت، لم يكن من الواضح لهم كيفية التحكم في هذه الدائرة اليمينى-يسارى من قبل أجزاء أخرى من الدماغ، مثل العقد القاعدية.
يوضح أولي كيحن: “لقد اكتشفنا الآن مجموعة جديدة من الخلايا العصبية في جذع الدماغ تتلقى المعلومات مباشرة من العقد القاعدية وتتحكم بالدائرة اليمينى-يسارى”.
في نهاية المطاف، قد يساعد هذا الاكتشاف الأشخاص الذين يعانون من مرض باركنسون. نُشرت الدراسة في المجلة العلمية Nature Neuroscience.
تقع العقد القاعدية عميقًا داخل الدماغ. ومن المعروف منذ سنوات عديدة أنها تلعب دورًا رئيسيًا في التحكم بالحركات الإرادية.
قبل سنوات، تعلم العلماء أنه من خلال تحفيز العقد القاعدية، يمكنك التأثير على حركة اليد اليمنى واليسرى لدى الفئران. لكنهم لم يعرفوا السبب.
يوضح جاريد كريج: “عند المشي، ستقصر طول خطوة الرجل اليمنى قبل أن تتحول يمينًا والرجل اليسرى قبل أن تتحول يسارًا. تقع شبكة الخلايا العصبية المكتشفة حديثًا في جزء من جذع الدماغ يُعرف باسم PnO. هم الذين يتلقون إشارات من العقد القاعدية ويضبطون طول الخطوة أثناء الانعطاف، وبالتالي يحددون ما إذا كنا نتحرك إلى اليمين أو اليسار”.
لذلك تقدم الدراسة مفتاحًا لفهم كيفية إنتاج الدماغ لهذه الحركات الضرورية للغاية.
دراسة على الفئران تكشف عن هدف محتمل لعلاج صعوبات الحركة في باركنسون
في الدراسة الجديدة، درس الباحثون أدمغة الفئران لأن جذوعها الدماغية تشبه إلى حد كبير جذوع الدماغ البشرية. لذلك، يتوقع الباحثون العثور على دائرة يمين-يسار مماثلة في الدماغ البشري.
يواجه مرضى باركنسون صعوبات في الالتفاف يمينًا ويسارًا.
يحدث مرض باركنسون بسبب نقص الدوبامين في الدماغ. وهذا يؤثر على العقد القاعدية، ويعتقد الباحثون المسؤولون عن الدراسة الجديدة أن هذا يؤدي إلى فشل في تنشيط دائرة اليمين واليسار في جذع الدماغ.
ويتضح الأمر أكثر عند النظر إلى الأعراض التي يعاني منها مرضى باركنسون في المراحل المتأخرة من المرض – حيث يواجهون صعوبات كبيرة في الانعطاف أثناء المشي.
قام الباحثون في الدراسة الجديدة بدراسة هذا الأمر على الفئران التي تعاني من أعراض تشبه أعراض مرضى باركنسون. قاموا بعمل ما يسمى بنموذج باركنسون، حيث قاموا بإزالة الدوبامين من أدمغة الفئران، مما أدى إلى ظهور أعراض حركية مشابهة لتلك التي يعاني منها مرضى باركنسون.
يقول جاريد كريج: “عانت هذه الفئران من صعوبات في الانعطاف، ولكن من خلال تحفيز الخلايا العصبية في منطقة PnO تمكنا من تخفيف صعوبات الانعطاف”.
باستخدام تقنية التحفيز العميق للدماغ، قد يتمكن العلماء في نهاية المطاف من تطوير تحفيز مشابه للبشر. ومع ذلك، فهم حاليًا غير قادرين على تحفيز الخلايا الدماغية البشرية بدقة مثل نماذج الفئران، حيث استخدموا تقنيات البصريات الوراثية المتقدمة.
صعوبة استهداف الخلايا الدماغية البشرية حاليًا ولكن الأمل يزداد مع التقدم العلمي
يعلق أولي كيحن على صعوبة تطبيق هذا الاكتشاف على البشر حاليًا قائلًا: “إن الخلايا العصبية في جذع الدماغ معقدة للغاية، والتحفيز الكهربائي، وهو النوع المستخدم في التحفيز العميق للدماغ البشري، لا يستطيع التفريق بين الخلايا المختلفة. ومع ذلك، فإن معرفتنا بالدماغ تتزايد باستمرار، وقد نتمكن في النهاية من البدء بالتفكير في تحفيز عميق للدماغ أكثر تحديدًا للبشر.”
تلقى هذا البحث الدعم من مؤسسة لوندبك، وأكاديمية علوم الأعصاب الدنماركية، ومؤسسة نوفو نوردسك، والصندوق الدنماركي المستقل للبحوث.
ملخص للبحث:
- استخدم الباحثون تقنية البصريات الوراثية لتحفيز شبكة الخلايا العصبية في منطقة (PnO) – الجزء الفموي من النواة الشبكية الجسرية.
- بإيجاز، البصريات الوراثية هي تقنية تستخدم الهندسة الوراثية لتعديل خلايا دماغية محددة وجعلها حساسة للضوء، وبالتالي قابلة للتحفيز بالضوء.
- عند تنشيط الضوء، تمكنت الفئران التي كانت قادرة فقط على الانعطاف يسارًا من المشي في خط مستقيم والانعطاف يمينًا أيضًا.
مصدر الدراسة
Basal ganglia–spinal cord pathway that commands locomotor gait asymmetries in mice
