تعتبر واحدة من الاكتشافات التي فاقت الحدود من بين أعظم المسرات التي حظى بها العلماء، ولكن هذا النوع من القفزات العلمية غالباً يتم تجاهلها لأنها لا تتبع الفكر التقليدي .
مثالاً على ذلك، اكتشافاً جديداً لعلاج الخرف والذي تحدى الطرق التقليدية من خلال الجمع بين مجالان مختلفان لم يتم جمعهما في عالم الأبحاث من قبل: موجات الدماغ و الخلايا المناعية للدماغ والتي تسمى الخلايا الدبقية الصغيرة. إنها نتائج مهمة لكنها تتطلب دعم و فهم الباحثين لتصل لإمكاناتها الحقيقية ولتوضيح ذلك يمكن الاستعانة بتاريخ الموجات الدماغية.
في عام 1887 ، أعلن ريتشارد كاتون اكتشافه لموجات الدماغ في اجتماع علمي. كتب في مذكراته الشخصية: "اقرأ ورقي عن التيارات الكهربائية للدماغ". " لقد لقيت استحسانًا ولكن لم يفهمها معظم الجمهور." على الرغم من أن ملاحظات كاتون لموجات الدماغ كانت صحيحة ، إلا أن تفكيره كان غير تقليدي للغاية بحيث لا يمكن للآخرين أن يأخذوه على محمل الجد وفي مواجهة نقص الاهتمام قرر كانتون التخلي عن بحثه وهذا الاكتشاف كان قد نسي لعقود من الزمن .
في عام 2019 , في تجمع العلماء الذي ساعد كاتب المقال في تنظيمه في الاجتماع السنوي لجمعية علم الأعصاب في شيكاغو ، سأل ما إذا كان أي شخص على علم بالبحث الأخير الذي أجراه علماء الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذين وجدوا طريقة جديدة علاج مرض الزهايمر عن طريق معالجة الخلايا الدبقية الصغيرة وموجات الدماغ ولكن لم يرد أحد.
حينها فهمت بأنه يجب أن يتخصص العلماء بكلا المجالين حتى ينجح البحث , فلا يميل علماء الأحياء الذين يدرسون الخلايا الدبقية الصغيرة إلى قراءة أوراق بحثية عن موجات الدماغ ، وباحثو موجات الدماغ غير مدركين عمومًا للبحوث عن الخلايا الدبقية فقد تفشل الدراسة التي تجمع بين هذين المجالاين بالطرق التقليدية ولكن هذه الدراسة يجب تسليط الضوء عليها : فقد يبدو أمرًا لا يصدق ، ولكن قام الباحثون بتحسين أدمغة الحيوانات المصابة بمرض الزهايمر ببساطة عن طريق استخدام مصابيح تومض 40 مرة في الثانية وحصلوا على نتائج مماثلة باستخدام الصوت بتردد 40 هرتز .
تعد موجات الدماغ اليوم جزءًا حيويًا من أبحاث علم الأعصاب والتشخيص الطبي ، على الرغم من أن الأطباء لم يتلاعبوا بها أبدًا لعلاج الأمراض التنكسية من قبل. يتم إنتاج هذه الحقول الكهرومغناطيسية المتذبذبة بواسطة الخلايا العصبية في القشرة الدماغية التي تطلق نبضات كهربائية أثناء معالجة المعلومات. فبقدر ما ينتج عن تصفيق أحدهم بيديه بشكل متزامن تصفيق إيقاعي مدوي ، يشبه النشاط المشترك لآلاف الخلايا العصبية التي تعمل معًا ينتج موجات دماغية.
تأتي هذه الموجات بأشكال مختلفة وبترددات مختلفة, فموجات ألفا ، على سبيل المثال لها ترددات تتراوح من 8 إلى 12 هرتز. إنها ترتفع عندما نغلق أعيننا ونغلق التحفيز الخارجي الذي ينشط نشاط موجات الدماغ ذات التردد العالي. إما موجات غاما سريعة التذبذب ، لها ترددات تتراوح من 30 إلى 120 هرتز ، وهي ذات أهمية خاصة في أبحاث مرض الزهايمر ، لأن فترة تذبذبها تتوافق جيدًا مع الإطار الزمني المئوي من الثانية للإشارات المتشابكة في الدوائر العصبية. تعتبر موجات الدماغ مهمة في معالجة المعلومات لأنها يمكن أن تؤثر على إطلاق الخلايا العصبية فالخلايا العصبية تطلق نبضة كهربائية عندما يصل فرق الجهد بين داخل وخارج الخلية العصبية إلى نقطة انطلاق معينة. ولذلك تدفع قمم وقيعان تذبذبات الجهد في موجات الدماغ الخلايا العصبية أقرب إلى نقطة الانطلاق أو بعيدًا عنها ، وبالتالي تعزز أو تثبط ميلها إلى التفاعل.يعمل ارتفاع الجهد الإيقاعي أيضًا على تجميع الخلايا العصبية معًا ، مما يجعلها تشتعل بشكل متزامن لأنها تعمل على ترددات مختلفة من موجات الدماغ.
كنت أعرف ذلك بالفعل ، لذا لفهم العمل الجديد وأصوله بشكل أفضل ، بحثت عن لا هواي تساي ، عالم الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. وقالت إن فكرة استخدام أحد هذه الترددات لعلاج مرض الزهايمر جاءت من ملاحظة مثيرة للفضول.وأتبعت بذلك قولها : "لقد لاحظنا في بياناتنا الخاصة ، وفي بيانات المجموعات الأخرى ، أن قوة إيقاع 40 هرتز والتزامن تقلل مرض الزهايمر في نماذج الفئران" ، وكذلك في المرضى الذين يعانون من هذا المرض. فعلى ما يبدو ، إذا كنت مصابًا بمرض الزهايمر ، فإن دماغك لا ينتج موجات دماغية قوية بهذا التردد المحدد.
في عام 2016 ، استنتجت طالبتها بالدراسات العليا هانا إياكارينو أن تعزيز قوة موجات غاما الضعيفة هذه قد يكون مفيدًا في علاج الخرف الشديد الذي لا رجعة فيه.
ولزيادة قوة موجات جاما ، لجأ الفريق إلى التحفيز البصري ، وهي تقنية جديدة تسمح للباحثين بالتحكم في كيفية ووقت إطلاق الخلايا العصبية الفردية عن طريق تسليط أشعة الليزر عليها مباشرة ، عبر كابلات الألياف الضوئية المزروعة في الدماغ. قام فريق تساي بتحفيز الخلايا العصبية في القشرة البصرية للفئران المصابة بمرض ألزهايمر ، مما جعلها تطلق نبضات عند 40 هرتز. أظهرت النتائج ، التي نُشرت في عام 2016 في مجلة الطبيعة ، انخفاضًا ملحوظًا في لويحات الأميلويد ، وهي السمة المميزة للمرض.
لقد كان مؤشرًا جيدًا على أن موجات الدماغ هذه قد تساعد ، لكن فريق تساي عرف أن نهج علم البصريات الوراثي لم يكن خيارًا للبشر المصابين بالمرض ، بسبب مخاوف أخلاقية. بدأوا في البحث عن طرق أخرى لزيادة نشاط موجات جاما في الدماغ. أشار إيمري براون ، زميل تساي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إليها إلى ورقة قديمة توضح أنه يمكنك تعزيز قوة موجات جاما في دماغ القطة ببساطة عن طريق جعلها تحدق في شاشة مضاءة بضوء وامض عند ترددات معينة ، والتي تضمنت 40 هرتز. أخبر تساي الكاتب بأن : "قامت هانا ومعاونيها ببناء نظام لتجربة هذا التحفيز الحسي لدى الفئران ، وقد نجح". الفكرة هي أن الأضواء الوامضة تثير موجات جاما لأن المدخلات الحسية الإيقاعية تجعل الدوائر العصبية "تتأرجح" عند هذا التردد ، مثلما يحدث عندما يهز الناس سيارة عالقة في وحل عن طريق الدفع معًا في إيقاع محدد .
في الواقع ، كان للأضواء القوية تأثير إضافي على الفئران: فقد أزالوا أيضًا لويحات الأميلويد. ولكن لم يكن من الواضح بالضبط كيف يمكن أن يفعل ذلك التحفيز البصري أو العلاج بالضوء . بعد دليل من ألويس ألزهايمر نفسه ، حوّل الباحثون انتباههم بسرعة من الخلايا العصبية إلى الخلايا الدبقية الصغيرة. ففي أول وصف لمرض ألزهايمر لأنسجة المخ المأخوذة من مرضى "الخَرَف الأولي" ، والذي تم فحصه تحت المجهر قرب مطلع القرن العشرين ، أشار إلى أن رواسب لويحات الأميلويد كانت محاطة بهذه الخلايا المناعية. أكدت الأبحاث اللاحقة أن الخلايا الدبقية الصغيرة تبتلع اللويحات التي تثقب أدمغة هؤلاء المرضى.
قرر تساي وزملاؤه فحص هذه الخلايا المناعية في الحيوانات التي تعززت موجاتها الدماغية. لاحظوا أن الخلايا الدبقية الصغيرة في جميع الحيوانات المعالجة قد تضخمت في الحجم ، وكان عدد أكبر منها يهضم لويحات الأميلويد.
كيف عرفت هذه الخلايا أن تفعل هذا؟ على عكس الخلايا المناعية في مجرى الدم ، والتي لا تدرك عمليات النقل العصبية ، يتم ضبط الخلايا الدبقية الصغيرة في الدماغ مع إيقاعات النشاط الكهربائي في الدماغ. بينما تحتوي الخلايا المناعية في مجرى الدم والخلايا الدبقية الصغيرة في الدماغ على أجهزة استشعار خلوية لاكتشاف المرض والإصابة ، يمكن أيضًا أن تكتشف الخلايا الدبقية الصغيرة التي تطلق النبضات الكهربائية. ذلك لأن لديهم نفس مستقبلات الناقل العصبي التي تستخدمها الخلايا العصبية لنقل الإشارات عبر التشابكات العصبية. وهذا يعطي الخلايا الدبقية الصغيرة القدرة على "الاستماع" للمعلومات المتدفقة عبر الشبكات العصبية ، وعندما تتعرض هذه الإرسالات للاضطراب ، عليه اتخاذ إجراءات لإصلاح الدوائر. وبالتالي ، يمكن لموجات الدماغ أن تدفع الخلايا الدبقية الصغيرة لهضم رواسب البروتين السامة.
قال تساي للكاتب: "أجد أن هذا التقاطع (بين موجات الدماغ والخلايا الدبقية الصغيرة) هو أحد أكثر النتائج إثارة للاهتمام لعملنا". وقد أفاد فريقها العام الماضي في مجلة نيرون أن إطالة وميض ضوء لمدة ثلاثة إلى ستة أسابيع أزال اللويحات السامة في أدمغة الفئران ومنع أيضًا الخلايا العصبية من الموت وحتى حافظ على التشابكات العصبية ، والتي يمكن أن يدمرها الخرف.
أراد الفريق معرفة ما إذا كانت الأنواع الأخرى من المدخلات الحسية الإيقاعية يمكن أن تهز أيضًا الدوائر العصبية ، مما ينتج عنه موجات جاما التي نتج عنها عدد أقل من لويحات الأميلويد. في دراسة موسعة في الخلية ، أفادوا أنه مثلما أدى رؤية الومضات عند 40 هرتز إلى عدد أقل من اللويحات في القشرة البصرية ، فإن التحفيز الصوتي عند 40 هرتز يقلل من بروتين الأميلويد في القشرة السمعية. تأثرت مناطق أخرى بالمثل ، بما في ذلك الحُصين وهو جزء مهم للتعلم والذاكرة فكانت النتيجة أنه كان أداء الفئران المعالجة أفضل في اختبارات الذاكرة. ونتج عن تعريض الفئران لكلا المحفزين ، وهو عرض ضوئي متزامن مع صوت نابض ، كان له تأثير أقوى ، حيث قلل من لويحات الأميلويد في مناطق في جميع أنحاء القشرة الدماغية ، بما في ذلك منطقة الفص الجبهي ، والتي تؤدي وظائف تنفيذية عالية المستوى تضعف في مرض الزهايمر. .
فقد اندهش الكاتب ، لذلك فقط للتأكد من أنه لم يكن متحمسًا بشكل مفرط بشأن إمكانية استخدام الأضواء الساطعة والأصوات لعلاج البشر ، تحدث إلى هيرواكي ويك ، عالم الأعصاب في جامعة كوبي في اليابان والذي لم يشارك في هذا العمل. "سيكون رائعا!"قال هيرواكي. "قد يكون العلاج فعالًا أيضًا لعدد من الاضطرابات العصبية التنكسية مثل مرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري ،" حيث تلعب الخلايا الدبقية الصغيرة دورًا أيضًا. وأعطى ملاحظة أنه في حين أن الصلة بين الخلايا الدبقية الصغيرة وتذبذبات الدماغ مؤسسة بشكل جيد ، فإن الآلية البيولوجية التي يعمل بها التحفيز 40 هرتز على تحفيز الخلايا الدبقية الصغيرة لإزالة اللويحات وإنقاذ الخلايا العصبية من الدمار لا تزال غير معروفة.
قال تساي إن اللغز قد يتم حله قريبًا. قدم فريق من الباحثين في معهد جورجيا للتكنولوجيا ، بما في ذلك تساي أنابيل سينجر ، إمكانية في ورقة بحثية في فبراير. وأفادوا أنه في الفئران العادية ، أدى تحفيز جاما بالأضواء إلى تحفيز الخلايا الدبقية الصغيرة بسرعة لتوليد السيتوكينات ، والبروتينات التي تستخدمها الخلايا العصبية (والخلايا المناعية بشكل عام) للإشارة إلى بعضها البعض. إنها أحد المنظمين الرئيسيين للالتهاب العصبي للاستجابة لإصابات الدماغ والمرض ، وأطلقها الخلايا الدبقية الصغيرة بسرعة مفاجئة ، في غضون 15 إلى 60 دقيقة فقط من التحفيز. قال سينغر: "هذه التأثيرات أسرع مما تراه مع العديد من الأدوية التي تستهدف الإشارات المناعية أو الالتهابات".
تأتي السيتوكينات بأشكال عديدة ، ووجدت الدراسة أن الحصول على الخلايا الدبقية الصغيرة لإنتاج أنواع مختلفة يتطلب ترددات محددة. قال سينغر: "التحفيز العصبي لا يؤدي فقط إلى تشغيل الإشارات المناعية". استغرق الأمر إيقاعًا معينًا لإنتاج هذه البروتينات المعينة. "يمكن استخدام أنواع مختلفة من التحفيز لضبط الإشارات المناعية حسب الرغبة."
وهذا يعني أن الأطباء يمكن أن يعالجوا أمراضًا مختلفة فقط عن طريق تغيير إيقاعات الضوء والصوت التي يستخدمونها. ستهز المحفزات المختلفة الخلايا العصبية لإنتاج ترددات موجات دماغية مناسبة ، مما يتسبب في إطلاق الخلايا الدبقية الصغيرة القريبة أنواعًا معينة من السيتوكينات ، والتي تخبر الخلايا الدبقية الصغيرة بشكل عام بكيفية العمل لإصلاح الدماغ.
بالطبع قد يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تتوفر مثل هذه العلاجات للمرضى. وحتى مع ذلك ، قد تكون هناك آثار جانبية. قال تساي: "من المحتمل أن يؤثر التحفيز الحسي الإيقاعي على أنواع عديدة من الخلايا في أنسجة المخ". "كيف يستشعر كل منهم ويستجيب لتذبذبات جاما غير معروف." وأشار ويك أيضًا إلى أن التحفيز الإيقاعي يمكن أن يضر أكثر مما ينفع ، لأن مثل هذه المنبهات يمكن أن تحفز النوبات الشائعة في العديد من الاضطرابات النفسية والتنكسية العصبية.
ومع ذلك ، فإن الفوائد المحتملة كبيرة. بدأ فريق تساي للتو في تقييم التجربة على المرضى ، ومن المؤكد أن ينضم إليهم الآخرون حيث يتعلم المزيد من الباحثين عن هذا العمل الواعد فقد قال الكاتب بأن (معظم الخبراء الذين تحدث معهم لم يكونوا على علم بهذا البحث حتى طلب ذلك).
فمثلما تظهر الأنواع الجديدة عند الحدود بين النظم البيئية ، يمكن أن يزدهر العلم الجديد عند التفاعل بين التخصصات. إن اكتشافه يتطلب نظرة حادة ، ولكن كما وجد ريتشارد كاتون ، يمكن أن يتطلب أيضًا القليل من الإقناع لإقناع الآخرين.
المصدر:
Spreading the Word on a Possible Alzheimer’s Treatment | Quanta Magazine
ترجمة:
منار