الخلايا العصبية هي خلايا ترسل رسائل في جميع أنحاء جسمك للسماح لك بفعل كل شيء من التنفس إلى التحدث والأكل والمشي والتفكير. حتى وقت قريب، اعتقد معظم علماء الأعصاب (العلماء الذين يدرسون الدماغ) أننا ولدنا مع كل الخلايا العصبية التي سنمتلكها. كأطفال، قد ننمي بعض الخلايا العصبية الجديدة للمساعدة في بناء مسارات – تسمى الدوائر العصبية – تعمل كطرق سريعة للمعلومات بين مناطق مختلفة من الدماغ. ومع ذلك، يعتقد العلماء أنه بمجرد وجود الدائرة العصبية في مكانها، فإن إضافة أي خلايا عصبية جديدة ستغير تدفق المعلومات وتكسر نظام الاتصال في الدماغ
في عام 1962، تحدى العالم جوزيف التمان هذا الاعتقاد عندما رأى دليلاً على تكوّن الخلايا العصبية (ولادة الخلايا العصبية) في منطقة من دماغ الفئران البالغة تسمى الحُصين. وذكر لاحقًا أن الخلايا العصبية حديثي الولادة انتقلت من مكان ولادتها في الحُصين إلى أجزاء أخرى من الدماغ. في عام 1979، أكد عالم آخر، مايكل كابلان، نتائج ألتمان في دماغ الفئران. وفي عام 1983، وجد أنواعا خاصة من الخلايا – تسمى الخلايا العصبية السليفة – مع القدرة على أن تصبح خلايا دماغية مثل الخلايا العصبية، في القردة البالغة.
كانت هذه الاكتشافات حول تكوين الخلايا العصبية في دماغ البالغين مفاجئة للباحثين الآخرين الذين اعتقدوا أنها ليست صحيحة عند البشر. لحسن الحظ، في أوائل الثمانينيات من القرن الماضي، بدأ عالم يحاول فهم كيف تتعلم الطيور الغناء في رؤية كيف يمكن أن يكون تكوين الخلايا العصبية في دماغ البالغين أمرًا منطقيًا. في سلسلة من التجارب، أظهر فرناندو نوتبوم وفريقه البحثي أن عدد الخلايا العصبية في الدماغ الأمامي (المناطق التي تتحكم في السلوكيات المعقدة) لذكر طيور الكناري زاد بشكل كبير خلال موسم التزاوج، عندما تتعلم الطيور أغاني جديدة لجذب الإناث.
اثنان من جزر الكناري يجلسان على فرع
لماذا أضافت أدمغة الطيور هذه الخلايا العصبية في مثل هذا الوقت المهم من التعلم؟ يعتقد Nottebohm أن السبب هو أن الخلايا العصبية حديثي الولادة ساعدت في تخزين أنماط أغنية جديدة داخل مسارات الدماغ الأمامي. جعلت هذه الخلايا العصبية الجديدة تعلم الأغاني الجديدة أمرًا ممكنًا! إذا صنعت الطيور خلايا عصبية جديدة لمساعدتها على التذكر والتعلم ، فقد اعتقد نوتيبوم أن أدمغة الثدييات – مثل البشر – قد تفعل ذلك أيضًا.
وجد علماء آخرون، مثل إليزابيث جولد، في وقت لاحق دليلًا على وجود خلايا عصبية حديثي الولادة في منطقة مميزة من الدماغ لدى القرود، وأظهر فريد غيج وبيتر إريكسون أن دماغ الإنسان البالغ ينتج خلايا عصبية جديدة في منطقة مماثلة.
لا يزال تكوين الخلايا العصبية في الدماغ البشري البالغ صعبًا بالنسبة لعلماء الأعصاب لإظهار، ناهيك عن التعرف على كيفية تأثيره على الدماغ ووظائفه. ومع ذلك، فإن العلماء مفتونون بالبحوث الحالية حول تكوين الخلايا العصبية والدور المحتمل للخلايا العصبية الجديدة في دماغ البالغين للتعلم والذاكرة.
عمارة العصبون
يتكون الجهاز العصبي المركزي (الذي يشمل الدماغ والنخاع الشوكي) من نوعين أساسيين من الخلايا:
- الخلايا العصبية، الخلايا العصبية التي ترسل الإشارات وتستقبلها
- الخلايا الدبقية، الخلايا التي توفر بنية في الدماغ
في بعض أجزاء الدماغ، يوجد عدد أكبر بكثير من الخلايا الدبقية من الخلايا العصبية ، لكن الخلايا العصبية هي اللاعب الرئيسي في الدماغ.
الخلايا العصبية هي رسل معلومات. يستخدمون إشارات كهربائية وكيميائية لإرسال المعلومات بين مناطق مختلفة من الدماغ، وكذلك بين الدماغ والنخاع الشوكي والجسم بأكمله. كل ما نفكر فيه ونشعر به ونفعله سيكون مستحيلًا بدون عمل الخلايا العصبية والخلايا الداعمة لها، الخلايا الدبقية المسماة الخلايا النجمية والخلايا قليلة التغصن.
تتكون الخلية العصبية من ثلاثة أجزاء أساسية: جسم الخلية وفرعين يسمى المحور العصبي والتغصن. يوجد داخل جسم الخلية نواة تتحكم في أنشطة الخلية وتحتوي على المادة الوراثية للخلية. يشبه المحوار ذيلًا طويلًا ويرسل رسائل من الخلية. يشبه التغصن فرع شجرة ويتلقى رسائل للخلية. تتواصل الخلايا العصبية مع بعضها البعض عن طريق إرسال مواد كيميائية، تسمى الناقلات العصبية، عبر مساحة صغيرة تسمى المشبك، بين المحاور والتشعبات للخلايا العصبية القريبة.
هناك ثلاثة أنواع من الخلايا العصبية:
- تحمل الخلايا العصبية الحسية المعلومات من أعضاء الحس (مثل العينين والأذنين) إلى الدماغ.
- تتحكم الخلايا العصبية الحركية في نشاط العضلات الإرادي، مثل المشي والكلام، وتنقل الرسائل من الخلايا العصبية في الدماغ إلى العضلات.
- الخلايا العصبية الأخرى، وكلها تسمى الخلايا العصبية الداخلية.
يعتقد العلماء أن الخلايا العصبية هي أكثر أنواع الخلايا تنوعًا في الجسم. يوجد ضمن هذه الأنواع الثلاثة من الخلايا العصبية مئات الأنواع المختلفة، كل منها قادر على إرسال واستقبال الرسائل بطرق مختلفة.
كيف تتواصل هذه الخلايا العصبية مع بعضها البعض عن طريق تكوين روابط هو ما يجعل كل واحد منا فريدًا في طريقة تفكيرنا وشعورنا وتصرفنا.
ولادة الخلايا العصبية
يختلف العديد من علماء الأعصاب حول عدد وعدد المرات التي يتم فيها تكوين خلايا عصبية جديدة في الدماغ. يتم تكوين معظم الخلايا العصبية في الدماغ بالفعل بحلول الوقت الذي نولد فيه، ولكن هناك دليل يدعم النظرية القائلة بأن تكون الخلايا العصبية هي عملية تستمر مدى الحياة.
تولد الخلايا العصبية في مناطق من الدماغ مليئة بالخلايا الجذعية العصبية أو الخلايا السليفة. تمتلك الخلايا الجذعية القدرة على إنتاج معظم، إن لم يكن كل، الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية والدبقية الموجودة في الدماغ.
لاحظ علماء الأعصاب كيف تتصرف الخلايا الجذعية العصبية أثناء التجارب في المختبر. على الرغم من أن هذا قد لا يكون بالضبط كيف تعمل هذه الخلايا عندما تكون في الدماغ، إلا أنه يعطينا معلومات حول كيفية عملها عندما تكون في أدمغة البشر أو الحيوانات الأخرى.
لا يزال علم الخلايا الجذعية جديدًا جدًا ويمكن أن يتغير مع الاكتشافات الإضافية، لكن الباحثين تعلموا ما يكفي ليكونوا قادرين على وصف كيفية إنشاء الخلايا الجذعية العصبية لخلايا الدماغ الأخرى. الطريقة التي يمكن أن تصبح بها الخلايا الجذعية أنواعًا أخرى من خلايا الدماغ تشبه فكرة شجرة العائلة.
سلالة الخلايا: تصبح الخلايا الجذعية ذاتية التجديد خلايا سلفية مبكرة، ثم تصبح خلايا عصبية وخلايا قليلة التغصن وخلايا نجمية
تزيد الخلايا الجذعية العصبية بالانقسام إلى قسمين. ثم يمكن أن تصبح إما خليتين جذعتين جديدتين، أو خليتين سلف مبكرتين (الخلايا الأم للخلايا العصبية الجديدة أو الخلايا الدبقية)، أو واحدة من كل منهما.
عندما تنقسم خلية جذعية لإنتاج خلية جذعية أخرى، يُقال إنها تتجدد ذاتيًا. هذه الخلية الجديدة لديها القدرة على إنتاج المزيد من الخلايا الجذعية.
عندما تنقسم الخلية الجذعية لإنتاج خلية سلفية مبكرة، يقال إنها تتمايز. يعني التمييز أن الخلية الجديدة أكثر تخصصًا في كيفية تكوينها وما يمكنها فعله.
يمكن للخلايا السلفية المبكرة أن تصنع خلايا سلفية أخرى، أو تتجدد ذاتيًا مثل الخلايا الجذعية، أو يمكن أن تتغير بإحدى الطريقتين. طريقة واحدة سوف تجعل الخلايا النجمية الجديدة. الطريقة الأخرى ستجعل الخلايا العصبية أو الخلايا قليلة التغصن.
الهجرة: رحلة طريق للخلايا العصبية!
بمجرد ولادة الخلية العصبية، يجب أن تنتقل إلى مكان في الدماغ حيث ستقوم بعملها.
كيف يعرف العصبون إلى أين يذهب؟ ما الذي يساعدها للوصول إلى هناك؟
لاحظ العلماء أن الخلايا العصبية تستخدم طريقتين مختلفتين على الأقل للسفر:
- تنتقل بعض الخلايا العصبية أو تهاجر باتباع الألياف الطويلة للخلايا المسماة الدبقية الشعاعية. تمتد هذه الألياف من الطبقات الداخلية إلى الطبقات الخارجية للدماغ. تنزلق الخلايا العصبية على طول الألياف حتى تصل إلى وجهتها.
- تنتقل الخلايا العصبية أيضًا باستخدام الإشارات الكيميائية. وجد العلماء جزيئات خاصة على سطح الخلايا العصبية – جزيئات الالتصاق – ترتبط بجزيئات مماثلة على الخلايا الدبقية القريبة أو محاور الأعصاب. توجه هذه الإشارات الكيميائية الخلايا العصبية إلى موقعها النهائي.
ليست كل الخلايا العصبية ناجحة في رحلتهم. يعتقد العلماء أن ثلثهم فقط يصل إلى وجهتهم. تموت بعض الخلايا أثناء التطور أو أثناء السفر.
تنجو الخلايا العصبية الأخرى من الرحلة ولكن ينتهي بها الأمر حيث لا ينبغي أن تكون. التغيرات العرضية (تسمى الطفرات) في الجينات التي تتحكم في الهجرة تخلق مناطق دماغية من الخلايا العصبية في غير محلها أو التي تكونت بشكل غريب والتي يمكن أن تسبب اضطرابات مثل صرع الطفولة. يعتقد بعض الباحثين أن بعض الاضطرابات، مثل الفصام وعسر القراءة، ناتجة جزئيًا عن الخلايا العصبية المضللة.
التمايز: الخلايا العصبية تتشكل وتبدأ في العمل!
بمجرد أن تصل الخلية العصبية إلى وجهتها ، يجب أن تستقر في العمل لا يزال هناك الكثير الذي لا يفهمه العلماء حول جزء تكوين الخلايا العصبية المسمى التمايز.
الخلايا العصبية هي المسؤولة عن إرسال واستقبال النواقل العصبية – المواد الكيميائية التي تحمل المعلومات بين خلايا الدماغ.
اعتمادًا على موقعها ، يمكن للخلايا العصبية أداء وظيفة الخلايا العصبية الحسية أو الخلايا العصبية الحركية أو الخلايا العصبية الداخلية، وإرسال واستقبال نواقل عصبية محددة.
في الدماغ النامي، تعتمد الخلية العصبية على الإشارات الجزيئية من الخلايا الأخرى، مثل الخلايا النجمية، لتحديد شكلها وموقعها، ونوع جهاز الإرسال الذي تنتجه، والخلايا العصبية الأخرى التي ستتصل بها تخلق هذه الخلايا المولودة حديثًا دوائر عصبية – أو مسارات معلومات تربط الخلايا العصبية بالخلايا العصبية – والتي ستكون في مكانها طوال فترة البلوغ.
ولكن في دماغ البالغين، تم تطوير الدوائر العصبية بالفعل، ويجب أن تجد الخلايا العصبية طريقة لتلائمها. ومع استقرار الخلايا العصبية الجديدة، تبدأ في الظهور مثل الخلايا المحيطة. يطورون المحاور والتشعبات ويبدأون في التواصل مع جيرانهم من خلال نقاط الاشتباك العصبي
الموت: نهاية الطريق لعصب؟
على الرغم من أن الخلايا العصبية هي أطول الخلايا الحية في الجسم، إلا أن أعدادًا كبيرة منها تموت أثناء الهجرة والتمايز . يمكن أن تأخذ حياة بعض الخلايا العصبية منعطفات غريبة. تحدث بعض أمراض الدماغ نتيجة الموت غير الطبيعي للخلايا العصبية.
في مرض باركنسون، تموت الخلايا العصبية التي تفرز الناقل العصبي الدوبامين في العقد القاعدية، وهي منطقة من الدماغ تتحكم في حركات الجسم. هذا يجعل الأشخاص المصابين بهذا المرض يعانون من الاهتزاز، والتحرك ببطء أكثر، ومشاكل في التوازن.
في مرض هنتنغتون، تسبب طفرة جينية الخلايا العصبية في تكوين الكثير من ناقل عصبي يسمى الغلوتامات، والذي يقتل الخلايا العصبية في العقد القاعدية. نتيجة لذلك، يلتف الناس ويتحركون بشكل لا يمكن السيطرة عليه، وبمرور الوقت يفقدون القدرة على القيام بالعديد من المهام اليومية مثل المشي وتناول الطعام. عادةً ما يكون الأشخاص المصابون بهذا المرض أقصر من عمر الأشخاص غير المصابين بهذا المرض.
في مرض الزهايمر، تتراكم بروتينات غير معتادة في الخلايا العصبية وحولها في القشرة المخية الحديثة والحصين، وهي أجزاء الدماغ التي تتحكم في الذاكرة. عندما تموت هذه الخلايا العصبية، يفقد الناس قدرتهم على التذكر والقيام بالمهام اليومية.
يمكن أن يؤدي الضرر الجسدي الذي يصيب الدماغ والحبل الشوكي أيضًا إلى قتل أو تعطيل الخلايا العصبية. الأضرار التي تلحق بالدماغ بسبب اهتزاز الرأس أو ضربه، أو بسبب السكتة الدماغية، يمكن أن تقتل الخلايا العصبية على الفور أو ببطء، مما يحرمها من الأكسجين والمواد المغذية التي تحتاجها للبقاء على قيد الحياة.
يمكن أن تؤدي إصابة الحبل النخاعي إلى قطع الاتصال بين الدماغ والعضلات. عندما تفقد الخلايا العصبية اتصالها بالمحاور (أجزاء الخلايا العصبية التي ترسل رسائل إلى الخلايا العصبية الأخرى) الموجودة أسفل موقع الإصابة، قد تظل الخلايا العصبية حية، لكنها تفقد قدرتها على التواصل.
المستقبل: ما التالي في أبحاث الخلايا العصبية؟
يأمل العلماء أنه من خلال فهم المزيد عن حياة الخلايا العصبية وموتها، يمكنهم تطوير علاجات جديدة، وربما حتى علاج، لأمراض واضطرابات الدماغ التي تؤثر على حياة الملايين.
تشير أحدث الأبحاث إلى أن الخلايا الجذعية العصبية يمكن أن تولد العديد من الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية الموجودة في الدماغ والجهاز العصبي، إن لم يكن كلها. تعلم كيفية التعامل مع هذه الخلايا الجذعية في المختبر إلى أنواع معينة من الخلايا العصبية يمكن أن ينتج إمدادات جديدة من خلايا الدماغ لتحل محل تلك التي ماتت أو تضررت.
يمكن أيضًا إنشاء علاجات للاستفادة من عوامل النمو وآليات الإشارات الأخرى داخل الدماغ التي تخبر الخلايا السليفة بتكوين خلايا عصبية جديدة. هذا من شأنه أن يجعل من الممكن إصلاح وإعادة تشكيل وتجديد الدماغ من الداخل.
