المصذر : جامعة هارفرد
المترجم : أبو طه / عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم ١٦٦ لسنة ٢٠١٨
التصنيف : أبحاث الأعصاب
The Written History of a Neuron
Source: Harvard.
من إحراق راحة يدك على يد مقلاة حارة إلى تذكر اسم أحد معارفك الجدد ، "في أي وقت تُمارس فيه شيئاً ما ، تصبح خلاياك العصبية (عصبوناتك) نشطة" كما.تقول كيلسي تايسوسكي ، وهي طالبة دراسات عليا في علوم الوراثة في كلية الطب بجامعة هارفارد HMS،
ممارسات مختلفة تحفز أنماطاً مختلفة من النشاط في خلايا الدماغ. يرغب الباحثون في تتبع أنماط النشاط هذه لمعرفة، بشكل أفضل، كيف يدرك الدماغ ماحوله ، لكنهم كانوا محدودين بالطبيعة العابرة ( المؤقتة ) للنشاط وبسبب الجزء الصغير جداً من عدد الخلايا العصبية التي يستطيعون دراستها في وقت واحد - وهي فقط بضعة آلاف من أصل ما يقدر بـ 100 مليار خلية عصبية.
وتعد الدراسة الجديدة التي قامت بها تايسوسكي Tyssowski وطالب الدراسات العليا نيكولاس ديستيفانو DeStefino وزملاؤهما من كلية الطب في جامعة هارفرد HMS لتغيير ذلك.
يقول الباحثون في الدراسة التي نشروها في ١٩ أبريل في مجلة نيورون ، دراسة خلايا فئران الأطباق والمختبرات ، إنه يمكن إعادة بناء أجزاء من سجل نشاط الخلايا العصبية عن طريق تحليل نمط التعبير الجيني الخاص بها ، أي الجينات الخاصة النشطة في الخلية.
على وجه التحديد ، وجد الباحثون أن أنماط التعبير تعكس طول مدة كون العصبون نشطاً ( يعني إرساله نبضات كهربائية) استجابة لمثير ( محفز).
يقول جيسي غراي Gray ، الأستاذ المساعد في علم الوراثة في HMS والمؤلف المشارك الرئيسي في الورقة ، إلى جانب رامندرا ساها من جامعة كاليفورنيا في مدينة ميرسيد Merced وسيرينا دوديك من المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية: "كلما استمر نشاط العصبون ، كلما تم تعبير المزيد من الجينات". .
وبما أن قياس التعبير الجيني عبر العديد من العصبونات أسهل من قياس نشاط الخلايا العصبية ، فإن الربط بين الاثنين يجب أن يسمح للباحثين الآن "بتحليل أنماط نشاط عشرات الآلاف من العصبونات في تجربة واحدة" ، كما قال غراي.
وهذا ، بدوره ، يعد بتمكين إجراء بحث أكثر شمولية حول كيف يعمل الدماغ ، لا سيما كيف يقوم بتكوين الذكريات.
.
تجربة توضيحية
قامت تايسوسكي Tyssowski باكتشافاتها الأولى في مختبر غراي Gray باستخدام خلايا عصبية في طبق مخبري.
وبينما كانت تبحث في كيف يؤثر النشاط العصبوني على تنشيط الجينات ، وجدت أن تعريض الخلايا إلى حافز لفترة قصيرة أدى الى تعبير الجينات التي استجابت بسرعة ، بينما التحفيز المستمر أدى الى تعبير الجينات السريعة والبطيئة الاستجابة.
"هناك أناقة لما وجدته كلسي ، البساطة غير المتوقعة للطبيعة" ، كما قال غراي. "كلما كان الجين قادراً على التعبير بشكل أسرع ، كلما زاد احتمال تعبيره عن طريق النشاط القصير. وهذا ما يجعل الأمر بديهيًا ، لكننا لم نكن نعرف انها تلك عي الطريقة التي يعمل بها. "
وقالت تايسوسكي: "كانت النتائج مثيرة للفضول ، لكن هناك سؤال حساس يلوح في الأفق": "هل يحدث هذا في الدماغ الفعلي؟"
تعاونت تايسوسكي Tyssowski وجين هيونغ تشو ، زميل أبحاث في علم الوراثة في مختبر غراي ، مع مارك أندرمان ، أستاذ طب مساعد في HMS ، وفنية الأبحاث كريستا كارتي Crista Carty، في كل من مركز الشماسة بيت اسرائيل Beth Israel Deaconess الطبي ، لتأكيد النتائج في الفئران.
استخدم العلماء أسلوبًا تجريبيًا مثبتاً يتم فيه حبس الفئران في الظلام لفترة من الزمن لإزالة أي تعبير جيني متبقي له علاقة بالتعرض للضوء ؛ ثم قاموا بإضاءة الأنوار بالقرب من الأقفاص إما لبضع دقائق أو لفترة أطول.
سجل الفريق نشاط الخلايا العصبية المستشعرة للضوء في القشرة البصرية للفئران ، وهي منطقة دماغية تعالج الرؤية. ولغبطة الباحثين ، بقيت النتائج الأولية لتايسوسكي Tyssowski صحيحة: التعرض للضوء لفترة قصيرة قام بتعبير الجينات سريعة الاستجابة ، وتعرض الفترة الطويلة قام بتعبير جينات الإستجابة السريعة والبطيئة.
في ضوء هذه النتيجة المتسقة ، تساءل الباحثون: هل من الممكن تقدير مدة التعرض للضوء المبكر بمجرد النظر إلى التعبير الجيني للعصبونات؟
كان الجواب ، كما يبدو ، نعم. نجحت تايسوسكي Tyssowski بتدريب جهاز الكمبيوتر على النظر في أنماط التعبير الجيني في الخلايا العصبية من التجربة التي احريت على الفأر وتخمين ما إذا كانت قد تعرضت لفترة قصيرة أو مستمرة للضوء.
ثلثا اللغز لا يزال قائماً من غير حل. والآن وبعد أن اكتشفوا العلاقة بين مدة النشاط العصبوني والتغيرات في التعبير الجيني ، يتمكن الباحثون استكشاف ديناميات نوعين رئيسيين آخرين من الاختلاف في النشاط العصبوني: تواتر النشاط و "الوميض burstness" ، فترات إرسال النبضات الكهربية السريعة بفجوات زمنية بينية طويلة.
التفكير ، السريع والبطيء
يمكن أن تحسن النتائج التي توصلت اليها المجموعة من فهم العلاقة بين ما يسميه غراي " الكمبيوتر السريع" و " الكمبيوتر البطيئ" داخل الخلايا العصبية التي تحول الممارسات الحسية إلى أفكار وأفعال.
وقال غراي: "يعمل الكومبيوتر السريع ، الذي يقوم بالحسابات الكهربائية والكيميائية في المللي ثانية ( واحد على الف من الثانية ) ، في اللحظة لإستثارة أفعال سريعة تحدد ما إذا كنا سنُؤكل أم لا".
يستخدم الكمبيوتر البطيء الجينوم لإجراء عمليات الحوسبة في ساعات أو أيام.
"إنه يساعد على تخزين الذكريات التي تجعل من السهل تجنب أن نؤكل في المرة القادمة التي نواجه فيها نفس المفترس" ، كما قال غراي.
فكشف العلاقة بين هذه الحواسيب يمكن أن يساعد في حل لغز الطريقة التي يكمل بها الكمبيوتر البطيء اثنتين من مهامه الرئيسية: تخزين المعلومات عقب ممارسات جديدة وكبح النشاط الزائد للخلايا العصبية، كما قال غراي.
قال غراي : "واحدة من أمنياتي أن تقدح دراستنا شرارة المزيد من الإهتمام بالعلاقة بين السرعة والبطء ، والتي نسميها خريطة الربط coupling map". "نأمل أن يفكر زملاؤنا اخصائيوا الأعصاب في هذه الخريطة أكثر ، لأننا نعتقد أنه من المهم فهم كيف يعمل الدماغ".
اداء فنان لكيف يستخدم "الكمبيوتر البطيء" التعبير الجيني لمعالجة المعلومات الكهروكيميائية من "الكمبيوتر السريع". الرسوم التوضيحية: Anastasia Nizhnik و Kelsey Tyssowski
المصدر:
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على هذا العنوان؛
https://adnan-alhajji.blogspot.com/?m=1
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق