المادة المظلمة في الدماغ
المادة المظلمة في الدماغ
المشابك الكهربائية موجودة في أنحاء الدماغ وبالكاد يمكن استكشافها
05 أبريل 2022
المترجم: عدنان أحمد الحاجي
المقال رقم 100 لسنة 2022
The dark matter of the brain
Electrical synapses - omnipresent and yet hardly explored
APRIL 05,2022
المشابك الكهربائية [1] [2] هي جزء من دماغ جميع أنواع الحيوانات تقريبًا، ومع هذا تبقى عادةً غير مرئية حتى تحت المجهر الإلكتروني. ”المشابك الكهربائية تشبه المادة المظلمة في الدماغ“ كما يقول ألكسندر بورست Alexander Borst، مدير معهد ماكس بلانك MPI للذكاء البيولوجي، والذي هو الآن قيد التأسيس[3] . ألقى فريق من القسم الذي يديره ألكسندر بورست نظرة فاحصة على هذا المكون الدماغي، الذي نادرًا ما يُستكشف، في دماغ ذبابة الفاكهة «المعروفة بالدروسوفيلا Drosophila» [4] ، تمكنوا من إثبات أن المشابك الكهربائية موجودة في جميع مناطق الدماغ تقريبًا ويمكن أن تؤثر في وظيفة واستقرار كل خلية من الخلايا العصبية.
تتواصل الخلايا العصبية مع بعضها عبر المشابك، والتي هي نقاط اتصال صغيرة من خلالها تقوم النواقل الكيميائية [وهي أي مركب كيماوي يعمل لنقل رسالة من الرسائل «منبه / مثير»، وقد يكون هذا المركب من الهرمونات أو النواقل العصبية neurotransmitters أو الببتيدات العصبية، والتي تعتبر نواقل كيميائية] بنقل المنبهات / المثيرات من خلية إلى أخرى. قد نتذكر هذه العملية من مادة علم الأحياء التي أخذناها عندما كنا طلابًا في المدرسة. ومع ذلك، هذه القصة لم تنتهي عند هذا الحد. بالإضافة إلى المشابك الكيميائية المعروفة، هناك نوع ثانٍ غير معروف من المشابك: وهي المشابك الكهربائية. ”المشابك الكهربائية نادرة جدًا ويصعب اكتشافها بالطرق المتوفرة حاليًا. لهذا السبب لم يجري دراستها كثيرًا حتى الآن،“ كما يبين جورج عامر Georg Ammer، الذي كان مفتونًا بهذه الوصلات الخلوية المخفية منذ فترة طويلة. ”لذا لا نعرف حتى الأشياء الأساسية في معظم أدمغة الحيوانات، مثل أين توجد المشابك الكهربائية بالضبط أو كيف تؤثر في نشاط الدماغ.“
الصورة: المشابك العصبية الكهربائية ترتبط الخلايا العصبية في جميع أنحاء الدماغ تقريبا. ومع ذلك، لا يعرف سوى القليل عنها. أثبتت دراسة لأول مرة أين توجد هذه المشابك العصبية المعينة في دماغ ذبابة الفاكهة وأنها تؤثر في وظيفة واستقرار الخلايا العصبية.
المشبك الكهربائي يربط بين خليتين عصبيتين بشكل مباشر، مما يسمح للتيار الكهربائي، الذي تستخدمه الخلايا العصبية للتواصل، بالتدفق من خلية إلى أخرى بدون أن يمر بتحويلة «طريق فرعي». باستثناء قنفذيات / شوكيات الجلد [5] ، يوجد هذا النوع المعين من المشابك في دماغ جميع أنواع الحيوانات التي خضعت للدراسة حتى الآن. ”لذلك لا بد أن يكون للمشابك الكهربائية وظائف مهمة: نحن لا نعرف أيًا من هذه الوظائف حتى الآن!“ يقول جورج عامر.
لتتبع هذه الوظائف، صنف عامر وزميلتاه، رينيه فييرا Renée Vieira وساندرا فيندل Sandra Fendl، كتلة بناء بروتينية مهمة للمشابك الكهربائية. في دماغ ذباب الفاكهة، تمكنوا من إثبات أن المشابك الكهربائية لا توجد في جميع الخلايا العصبية، ولكنها موجودة في جميع مناطق الدماغ تقريبًا. بإيقاف نشاط المشابك الكهربائية بشكل انتقائي في منطقة المعالجة البصرية، تمكن الباحثون من إثبات أن استجابة الخلايا العصبية المتأثرة بهذا الإيقاف لمنبهات معينة كانت أضعف بكثير مما كانت قبل إيقافها. علاوة على ذلك، بدون هذه المشابك الكهربائية، أصبحت بعض أنواع الخلايا العصبية غير مستقرة وبدأت في التذبذب بشكل تلقائي[6] .
”تشير النتائج إلى أن هذه المشابك الكهربائية مهمة لوظائف الدماغ المختلفة ويمكن أن تلعب أدوارًا وظيفية مختلفة جدًا، بحسب نوع الخلايا العصبية.“ وأجمل عامر بقوله. ”لذلك يجب أيضًا دمج هذه المشابك في دراسات الكونيكتوم[7] .“ يعتبر الكونيكتوم خريطةً لجميع الخلايا العصبية ووصلاتها في الدماغ أو في باحة الدماغ. في كثير من الأحيان، تحاكي هذه المعلومات من صور المجهر الإلكتروني - حيث هذه المشابك الكهربائية بطبيعتها لا يمكن رؤيتها إلى حد كبير. كيف يمكن أن تدمج هذه المشابك الكهربائية في دراسات الكونيكتوم، وما هي الأسرار الأخرى التي تنطوي عليها هذه المشابك الكهربائية يمكن أن تُخضع لمزيد من الدراسات.
