أعلن فريق دولي من مشروع الدماغ البشري عن مساهمة جديدة في محاولات علماء الأعصاب لفهم السؤال المحير عن الكيفية التي تتكون بها الذكريات وتثبت في أدمغتنا، وذلك عن طريق فهم الآلية التي يعمل بها أحد الإنزيمات المسؤولة عن تحوير الوصلات العصبية.
وجاء في الدراسة التي نشرت في دورية “بلوس كومبيوتيشنال بيولوجي” أن عائلة من الإنزيمات تدعى “أدينيل سيكلاز” تلعب دوراً هاماً في عملية تحويل الإشارات الخلوية الخارجية إلى جزيئات مادية داخل الخلايا العصبية مما يعمل على تغيير تركيبها التغيير الذي يمكن أن نسميه ذكريات.
ما الذكريات؟
لفهم الفكرة العامة للدراسة، يمكن أن نبدأ بتوضيح أن الذكريات أشياء مادية تتم إضافتها للخلايا الدماغية، بمعنى أن ذهابك إلى جدتك في منزل العائلة القديم وتذوقك لطعامها الممتع والشاي الذي تعده بعناية وحديثها الحاني يعني أن تنطبع تلك المثيرات بطريقة ما- على خلايا مناطق محددة في دماغك.
فإذا حدث وسافرت إلى دولة ما مجاورة ثم قررت في إجازتك الأولى أن تعود إلى منزل جدتك مرة أخرى وشممت رائحة طعامها قبل الدخول، فإن تلك الذكريات تعود إلى دماغك فوراً لتذكرك بتلك الليلة السعيدة التي قضيتها هناك في الماضي، لأنها بالفعل أشياء مادية موجودة بداخل الوصلات بين خلايا دماغك.
يحدث ذلك لأن الدماغ ليس كأي عضو آخر في الجسم، حيث إن خلاياه ذات طبيعة خاصة، فرغم أن نظامها العام يشبه كل خلية أخرى فإنها تتميز بوجود وصلات بين بعضها البعض، هذه الوصلات ليست ثابتة وإنما مرنة، قد تصبح أقوى وأكبر بين مجموعة من الخلايا، وقد تصبح أضعف وأصغر حتّى تتلاشى، يتوقف ذلك على قدر النشاط بين تلك الخلايا.
في دماغك، تنمو الوصلات وتتلاشى كل لحظة تقريباً، هذه العملية مسؤولة عن كل شيء تعرفه، بداية من ذكرياتك، مروراً بقدراتك على التعلم، ووصولاً لشعورك تجاه حادثة في الشارع.
في الدراسة الجديدة، لجأ العلماء إلى فحص الدور الدقيق الذي يلعبه أحد إنزيمات الـ “أدينيل سيكلاز” في تحوير الوصلات العصبية بمنطقة “الجسم المخطط” من الدماغ، وهي إحدى المناطق المسؤولة عن الذاكرة، والسلوك والتعلم.
والإنزيمات هي بروتينات تلعب دور الحفز، وبشكل أدق فهي تتحكم في سرعة التفاعل الكيميائي الخلوي، وبالتالي تعمل بشكل مرن على ضبط عمليات وضع الذكريات في الوصلات العصبية بين الخلايا الدماغية.
وبفهم الدور الذي يلعبه الـ “أدينيل سيكلاز” في تغيير معدلات التفاعل في تلك المنطقة، تمكن الباحثون في هذا النطاق من التقدم للأمام خطوة واحدة إضافية لفهم كيفية عمل الذاكرة، لكن الطريق لازال طويلاً أمامهم، فعلى الرغم من الدور الكبير الذي تلعبه الإنزيمات، إلا أن كل منطقة من الدماغ تحوي الكثير منها، وآليات عملها الكيميائية معقدة جدا.
بسبب هذا التعقيد، يلجأ العلماء إلى “علم الأحياء الحاسوبي” وهو نطاق علمي ضخم يجمع علوم البيانات والحاسب والرياضيات التطبيقية مع علم الأحياء، ليخلق نطاقاً نظرياً جديداً يمكن أن يساعد على تصميم نماذج تفسر عمل الدماغ المعقد.
يبدأ الباحثون بجمع البيانات عن منطقة ما في الدماغ، ثم بعد ذلك تستخدم لتصميم خوارزميات يمكن لها أن تتوقع كيفية عمل تلك المنطقة، يمتد ذلك وصولاً إلى ما نعرفه الآن باسم “علم الأعصاب الحاسوبي” حيث يحاول متخصصوه وضع نموذج رياضي على هيئة دماغ كامل، ثم يقارنون بين النماذج الرياضية والبيانات الدماغية.
منذ تسعينيات القرن الفائت حظي هذا النطاق بأهمية واسعة، خاصة بعد تطوير الحواسيب لقدرات غير مسبوقة، ويأمل باحثو هذا النطاق أن تساعد الحواسيب الكمية المستقبلية على تحقيق فهم كامل للدماغ العضو الأكثر غموضاً وتعقيداً في أجسامنا.
