حدد الباحثون آلية جديدة للمرونة العصبية المرتبطة بالتعلم والذاكرة

الخلايا العصبية مهمة، لكنها ليست اللاعب الوحيد في هذه العملية. في الواقع، إن "الغضاريف"، وهي مجموعات من جزيئات المصفوفة خارج الخلية تسمى كبريتات الكوندرويتين وتقع على الجانب الخارجي من الخلايا العصبية، تلعب دوراً رئيسياً في قدرة الدماغ على اكتساب وتخزين المعلومات.

تصف الدراسة، التي نشرت في مجلة Cell Reports، آلية جديدة لمرونة الدماغ، أو كيف تتغير الاتصالات العصبية استجابة للمحفزات الخارجية. عنوان الورقة البحثية هو "تجمعات المصفوفات البؤرية المحيطة بالمشابك تعزز المرونة والذاكرة المعتمدة على النشاط لدى الفئران".

هذا العمل هو نتيجة تعاون بين كلية الطب بجامعة هارفارد وجامعة ترينتو والمركز الألماني للأمراض العصبية التنكسية (DZNE) في ماغديبورغ.

"تعتمد المهارات الحسية والقدرة على فهم بيئتنا على نشاط الدماغ، والذي يسمح لنا بإدراك ومعالجة المحفزات القادمة من العالم الخارجي. من خلال دماغنا، نتمكن من اكتساب وتخزين معلومات جديدة، وكذلك تذكر المعلومات التي تعلمناها بالفعل،" كما يقول يوري بوزي وجابرييل شيليني.

"تتحقق هذه الظاهرة الرائعة من خلال قدرة الدماغ على تغيير بنية وفعالية الاتصالات العصبية (المشابك) بشكل مستمر استجابة للمحفزات الخارجية. تسمى هذه القدرة بالمرونة المشبكية. إن فهم كيفية حدوث التغييرات المشبكية وكيف تساهم في التعلم والذاكرة هو أحد أهم "مهام علم الأعصاب."

يوري بوزي أستاذ في جامعة ترينتو ومؤلف مشارك في المقال. غابرييل شيليني هو المؤلف الأول للدراسة. بدأ شيليني العمل في هذا المشروع في عام 2017 كزميل ما بعد الدكتوراه في المختبر الذي تقوده سابينا بيريتا (مستشفى ماكلين وكلية الطب بجامعة هارفارد، بوسطن) وأكمل النشر العلمي أثناء عمله كزميل ما بعد الدكتوراه في مختبر بوزي في جامعة ترينتو.

تركز الدراسة على كبريتات شوندروتن، وهي جزيئات معروفة بدورها في المفاصل، والتي تلعب أيضًا وظيفة مهمة في مرونة الدماغ، كونها جزءًا لا يتجزأ من المصفوفة خارج الخلية للدماغ، كما اكتشفها في الأصل فريق الدكتور ألكسندر ديتياتيف في عام 2001.

في عام 2007، وصفت دراسة يابانية وجود مجموعات مستديرة الشكل من كبريتات شوندروتن متناثرة بشكل عشوائي على ما يبدو في الدماغ. ولكن هذا العمل نُسي حتى أعاد مختبر علم الأعصاب الترجمي التابع لسابين بيريتا هذه الهياكل إلى اهتمام المجتمع العلمي، فأعاد تسميتها بمجموعات CS-6 (نسبة إلى كبريتات الكوندرويتين-6، التي تحدد تركيبها الجزيئي الدقيق)، وأثبت أن هذه الهياكل مرتبطة بالخلايا الدبقية وأنها تقل بشكل كبير في أدمغة الأشخاص المصابين باضطرابات ذهانية.

ثم في عام 2017، كُلِّف جابرييل سيليني، الذي تم تعيينه حديثًا في مختبر بيريتا، بالكشف عن وظيفة هذه المجموعات.

"قمنا أولاً بفحص هذه الهياكل بالتفصيل، وصورناها بدقة عالية جدًا. ووجدنا أنها في الأساس مجموعات من المشابك العصبية المغلفة بـ CS-6 ومنظمة في شكل هندسي يمكن التعرف عليه بوضوح. ثم حددنا نوعًا جديدًا من المشابك العصبية". منظمة " يقول العلماء.

"في هذه المرحلة كان علينا ممارسة بعض "الإبداع التجريبي"؛ من خلال مزيج من الأساليب السلوكية والجزيئية والمورفولوجية المتطورة، أدركنا أن هذه المركبات، المغلفة في مجموعات CS-6، تتغير استجابة للنشاط الكهربائي في مخ." ص>

"أخيرًا، بفضل التعاون مع ألكسندر ديتياتيف من DZNE Magdeburg وجهود هادي ميرزابورديلاور من مجموعته، قمنا بتقليل تعبير CS-6 في الحصين (منطقة الدماغ المسؤولة عن التعلم المكاني) وأظهرنا أن وجود CS-6 ضروري للدونة التشابكية والذاكرة المكانية،" كما أشار بوزي وسيليني.

"يمهد هذا العمل الطريق لرؤية جديدة لوظيفة الدماغ. ومن الممكن أن تكون جميع المشابك العصبية المتكونة على خلايا عصبية مختلفة ضمن مجموعات CS-6 لديها القدرة على الاستجابة معًا لمحفزات خارجية محددة والمشاركة في وظيفة مشتركة تهدف إلى ويشيرون إلى عمليات التعلم والذاكرة.

"يبدو أنها تمثل ركيزة جديدة لدمج المعلومات وتشكيل الارتباطات على مستوى الخلايا المتعددة"، يضيف ديتياتيف وبيريتا.

هذا العمل هو نتيجة للتعاون بين عدة مختبرات، بما في ذلك مختبر البيولوجيا العصبية الانتقالية (سابينا بيريتا؛ مستشفى ماكلين - كلية الطب بجامعة هارفارد، بوسطن)، ومختبر أبحاث اضطرابات النمو العصبي (يوري بوزي؛ CIMeC - مركز متعدد التخصصات لعلوم الدماغ ، جامعة ترينتو) والمرونة العصبية الجزيئية (ألكسندر ديتياتيف؛ DZNE ماغديبورغ).