لبناء القشرة الدماغية.. باحثون في "هارفارد" يبتكرون "أطلس دماغ الفأر"
أنشأ باحثون في جامعة هارفارد ومعهد برود لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد أول أطلس تفصيلي لمنطقة حرجة من دماغ الفأر النامي، حيث طبقوا العديد من التقنيات الجينومية المتقدمة على جزء من القشرة الدماغية المسؤولة عن معالجة الإحساس من الجسم، من خلال قياس كيفية تغير نشاط الجينات والتنظيم بمرور الوقت، أصبح لدى الباحثين الآن فهمًا أفضل لكيفية بناء القشرة الدماغية، بالإضافة إلى مجموعة جديدة تمامًا من الأدوات لاستكشاف كيفية تأثر القشرة في مرض النمو العصبي.
ميكانيكية بناء القشرة
وقالت أستاذ الخلايا الجذعية والبيولوجيا في جامعة هارفارد رئيس فريق البحث باولا أرلوتا.. لقد كان لدينا اهتمام طويل الأمد بفهم تطور القشرة الدماغية للثدييات، حيث إنها مقر الإدراك العالي المستوى وجزء الدماغ الذي تمدد وتنوع أكثر خلال التطور البشري، وهذه الدراسة، نظرنا إلى القشرة باستخدام عدسة دقيقة جدًا، ونقوم عمليًا بتحديد كل خلاياها واحدة تلو الأخرى كل يوم من التطور، وقمنا بفهرسة التغييرات في التعبير الجيني والتنظيم على مستوى غير مسبوق من الدقة الزمنية لبناء أول خريطة جزيئية أحادية الخلية لهذا النسيج المذهل، سمحت لنا الخريطة باستخراج المبادئ الميكانيكية الأولى التي تحكم كيفية بناء القشرة، والبدء في فك شفرة كيفية تأثير الشذوذ الجيني على هذه العملية عالية التحكم في الجنين.
في الدماغ النامي، علينا أن نأخذ في الاعتبار ثلاثة أشياء: أنواع الخلايا الموجودة، وأين توجد تلك الخلايا وفي أي مرحلة تكون في مرحلة النمو؟ بالإضافة إلى ذلك، من خلال تحديد الدوافع التي توجه هذه العملية في التطور الطبيعي قال الباحث المشارك أفيف ريجيف، الذي كان عضوًا أساسيًّا في المعهد في معهد برود "يمكننا أن نفهم بشكل أفضل ما قد يحدث في المرض".
خلايا الفئات الرئيسية
وركز الباحثون على القشرة الحسية الجسدية، والتي قد تكون بمثابة نموذج لمناطق أخرى من القشرة الدماغية لأنها تحتوي على خلايا تمثل جميع فئاتها الرئيسية، في كل يوم من أيام تطور القشرة، لهذا حلل الباحثون الدماغ باستخدام تقنيات متعددة على مستوى الخلية الواحدة، استخدموا RNA-seq لقياس الجينات التي يتم التعبير عنها، وكذلك النسخ المكانية لقياس مكان التعبير عن الجينات في الأنسجة، كما استخدموا ATAC-seq لقياس أجزاء الجينوم التي يمكن الوصول إليها للتنظيم، وسمحت لنا هذه التقنيات بالنظر في أنماط مختلفة من التعبير الجيني وكيف تنظم الجينات بعضها البعض من خلال الجمع بين هذه الطرائق الثلاثة، لدينا إحساس أقوى بالجينات المهمة لتوجيه تطور الخلايا العصبية، حسب قول دانييلا دي بيلا، عضو فريق البحث.
استخدم الباحثون أيضًا بياناتهم للتنبؤ بالآلية الكامنة وراء الكيفية التي تؤدي بها الطفرة الجينية إلى حدوث عيوب في التطور القشري، وإيجاد الخطوات التنموية المحددة التي فشلت وأي الخلايا تتأثر بدرجة أكبر.
جائحة كورونا..
اكتئاب وقلق ونوم "سيئ"
وجدت دراسة حديثة أن التوتر والقلق والاكتئاب خلال الأسابيع القليلة الأولى من ظهور جائحة كورونا كوفيد 19 ارتبطت بنوم أقل وأقل جودة، وفي دراسة استقصائية أجريت على أكثر من 900 توأم، أفاد حوالي نصف المستجيبين بعدم وجود تغيير في أنماط النوم، لكن 32.9 % أفادوا بقلة النوم، وأفاد 29.8 % آخرون أنهم ناموا أكثر، ثم وجد الباحثون أن أي تغيير في النوم كان مرتبطًا بقضايا الصحة العقلية المبلغ عنها ذاتيًّا، على الرغم من ارتباطها بشكل أكبر بقلة النوم.
وقال سيني تسانج، رئيس فريق الباحثين في الدراسة التي نشرت في مجلة فرونتيرز في علم الأعصاب: «تظهر النتائج أن الانحرافات عن سلوك النوم المعتاد قد تكون مرتبطة بالاكتئاب والقلق والتوتر».
التوائم.. عوامل وراثية مشتركة
وحللت هذه الدراسة ردود الاستطلاع التي تم جمعها بين 26 مارس و5 أبريل 2020 من المشاركين في سجل ولاية واشنطن التوأم، منذ ذلك الحين، أجابت المجموعة نفسها على ثلاث موجات أخرى من أسئلة الاستطلاع، واهتم الباحثون بشكل خاص بدراسة التوائم، حتى يتمكنوا من التحقق مما إذا كانت الارتباطات تتم بوساطة عوامل وراثية أو بيئة مشتركة أو كليهما، وقال تسانغ إن الوباء أتاح أيضًا فرصة لإجراء تجربة طبيعية لمعرفة كيف يؤثر الموقف المجهد على كمية النوم وجودته بين الأفراد في المجتمع.
وأضاف تسانغ: «حتى لو قال هاتفك الخلوي إنك تنام ثماني ساعات كل يوم باستمرار، فقد تشعر أنك تنام أقل أو تنام بشكل سيئ وقد يكون ذلك مرتبطًا بمشاعر التوتر أو القلق، قد لا يهم ما إذا كان الرقم الفعلي قد تغير أم لا. إن ما تشعر به مرتبط بصحتك العقلية.
علاوة على ذلك، أجرى الباحثون دراسات مزدوجة حول تأثيرات إغلاق COVID-19 على تعاطي الكحول والإجهاد الوبائي وممارسة الرياضة، كانت هذه كلها دراسات أولية أجريت في المراحل الأولى من الجائحة وتدابير التباعد الاجتماعي المرتبطة بها، لا يزال العلماء يحللون نتائج الاستطلاعات اللاحقة، لكنهم بدأوا في رؤية موضوع مشترك.
علاقة الجهاز الهضمي للأطفال الرضع بـ "الخطر المحسوس"
أظهر بحث جديد في جامعة ولاية ميشيغان أن ميكروبيوم أمعاء الرضيع يمكن أن يحتوي على أدلة للمساعدة في مراقبة ودعم التطور العصبي الصحي، لكن السؤال، لماذا يتفاعل بعض الأطفال مع الخطر المحسوس أكثر من غيرهم؟ وفقًا لبحث جديد من جامعة ولاية ميشيغان وجامعة نورث كارولينا، يمكن العثور على جزء من الإجابة في مكان مفاجئ: الجهاز الهضمي للرضيع.
تعزيز النمو الصحي للمخ
وتشير النتائج الجديدة إلى أن ميكروبيوم الأمعاء يمكن أن يزود الباحثين والأطباء يومًا ما بأداة جديدة لمراقبة ودعم التطور العصبي الصحي، وقالت ريبيكا نيكماير من جامعة ولاية ميشيغان، قائدة الدراسة الجديدة التي نُشرت في 2 يونيو في مجلة Nature Communications، إن فترة النمو المبكرة هذه هي فترة فرصة هائلة لتعزيز النمو الصحي للمخ.. الميكروبيوم هو هدف جديد مثير يمكن استخدامه لذلك، وقادت الدراسات حول هذا الارتباط ودوره في الاستجابة للخوف لدى الحيوانات، كما تقول الأستاذة المشاركة في قسم طب الأطفال والتنمية البشرية بكلية الطب البشري ني كايمر وفريقها للبحث عن شيء مشابه في البشر، ودراسة كيفية تعامل البشر، وخاصة الأطفال الصغار، مع الخوف أمر مهم لأنه يمكن أن يساعد في التنبؤ بالصحة العقلية في بعض الحالات.
ردود فعل الخوف هي جزء طبيعي من نمو الطفل، يجب أن يكون الأطفال على دراية بالتهديدات في بيئتهم وأن يكونوا مستعدين للرد عليها، ولكن إذا لم يتمكنوا من كبح هذه الاستجابة عندما يكونون آمنين، فقد يكونون في خطر متزايد للإصابة بالقلق والاكتئاب في وقت لاحق من الحياة، وعلى الطرف الآخر من طيف الاستجابة، قد يستمر الأطفال الذين يعانون من استجابات خوف صامتة بشكل استثنائي في تطوير سمات قاسية وغير عاطفية مرتبطة بالسلوك المعادي للمجتمع، على حد قول نيكماير.
ولتحديد ما إذا كان ميكروبيوم الأمعاء مرتبطًا باستجابة الخوف لدى البشر، صممت نيكماير وزملاؤها دراسة تجريبية على حوالي 30 رضيعًا، اختار الباحثون المجموعة بعناية للحفاظ على ثبات أكبر عدد ممكن من العوامل التي تؤثر على ميكروبيوم الأمعاء، على سبيل المثال، تم إرضاع جميع الأطفال من الثدي ولم يتناول أي منهم المضادات الحيوية، ثم وصف الباحثون ميكروبيوم الأطفال من خلال تحليل عينات البراز وتقييم استجابة الطفل للخوف باستخدام اختبار بسيط: ملاحظة كيف كان رد فعل الطفل تجاه شخص ما يدخل الغرفة أثناء ارتداء قناع الهالوين.
هيمنة مجموعة صغيرة من البكتيريا
تقول نيكماير: «أردنا حقًا أن تكون التجربة ممتعة للأطفال وأولياء أمورهم على حدٍ سواء، كان الآباء هناك طوال الوقت ويمكنهم القفز وقت ما يريدون.. هذه هي بالفعل أنواع التجارب التي يمكن أن يمر بها الأطفال في حياتهم اليومية»، وعند تجميع جميع البيانات، رأى الباحثون ارتباطات مهمة بين السمات المحددة لميكروبيوم الأمعاء وقوة استجابات الخوف لدى الرضع، على سبيل المثال، كان الأطفال المصابون بالميكروبيوم غير المتكافئ في عمر شهر واحد أكثر خوفًا عند بلوغهم عام واحد، تهيمن مجموعة صغيرة من البكتيريا على الميكروبيومات غير المتكافئة، في حين أن حتى الميكروبيومات أكثر توازنًا.
واكتشف الباحثون أيضًا أن محتوى المجتمع الميكروبي في عمر سنة واحدة مرتبط باستجابات الخوف بالمقارنة مع الأطفال الأقل خوفًا، فإن الأطفال الذين يعانون من ردود أفعال متزايدة لديهم المزيد من بعض أنواع البكتيريا وأقل من أنواع أخرى.
يعد الجهاز الهضمي البشري موطنًا لمجتمع كبير من الكائنات الحية الدقيقة المعروفة باسم ميكروبيوم الأمعاء، وقد اكتشف فريق البحث أن ميكروبيوم الأمعاء كان مختلفًا عند الرضع الذين يعانون من استجابات قوية للخوف والرضع الذين يعانون من ردود أفعال أكثر اعتدالًا، ويمكن أن تكون ردود فعل الخوف هذه - كيف يتفاعل شخص ما مع موقف مخيف في الحياة المبكرة مؤشرات على الصحة العقلية في المستقبل، وهناك أدلة متزايدة تربط الرفاهية العصبية بالميكروبيوم في الأمعاء.
