دراستان تكشفان عن أدوار جديدة مفاجئة لكل من النخاع الشوكي وجذع الدماغ في اللمس

 حاسة اللمس ضرورية لكل ما نقوم به تقريبا، من المهام الروتينية في المنزل إلى التنقل عبر تضاريس غير مألوفة قد تخفي الأخطار ولطالما اهتم العلماء بفهم كيف تشق معلومات اللمس التي نحصل عليها بأيدينا وأجزاء أخرى من الجسم طريقها إلى الدماغ لخلق الأحاسيس التي نشعر بها.

ومع ذلك، فإن الجوانب الرئيسية للمس، بما في ذلك كيفية مشاركة النخاع الشوكي وجذع الدماغ في تلقي الإشارات ومعالجتها ونقلها، ظلت غير مفهومة جيدا.

والآن، تكشف ورقتان بحثيتان لعلماء في كلية الطب بجامعة هارفارد، عن رؤى جديدة مهمة حول كيفية مساهمة الحبل الشوكي وجذع الدماغ في حاسة اللمس.

وعلى وجه التحديد، تُظهر النتائج أن النخاع الشوكي وجذع الدماغ، اللذين كان يُعتقد سابقا أنهما مجرد مراكز ترحيل لمعلومات اللمس، يشاركان بنشاط في معالجة إشارات اللمس أثناء انتقالها إلى مناطق الدماغ ذات الترتيب الأعلى.

وأظهرت إحدى الدراستين، التي نُشرت في 4 نوفمبر في مجلة Cell، أن الخلايا العصبية المتخصصة في النخاع الشوكي تشكل شبكة معقدة تعالج اللمسة الخفيفة، وترسل هذه المعلومات إلى جذع الدماغ.

وفي الدراسة الأخرى، التي نُشرت في 23 نوفمبر في Nature، أثبت الباحثون أن مسارات اللمس المباشرة وغير المباشرة تعمل معا، وتتقارب في جذع الدماغ لتشكيل كيفية معالجة اللمس.

وقال ديفيد جينتي، أستاذ علم الأحياء العصبية في مركز دراسة الاضطرابات العصبية التنكسية، في معهد بلافاتنيك في كلية الطب بجامعة هارفارد، وكبير المؤلفين في كلتا الورقتين البحثيتين: "تركز هذه الدراسات الضوء على الحبل الشوكي وجذع الدماغ كمواقع يتم فيها دمج معلومات اللمس ومعالجتها لنقل أنواع مختلفة من اللمس. لم نكن نقدّر من قبل كيف تساهم هذه المناطق في تمثيل الدماغ للاهتزاز والضغط".

ورغم أن الدراسات أجريت على الفئران، إلا أن آليات اللمس محفوظة إلى حد كبير عبر الأنواع، بما في ذلك البشر، ما يعني أن أساسيات المعالجة باللمس يمكن أن تكون مفيدة للعلماء الذين يدرسون الحالات البشرية مثل آلام الأعصاب، التي تتميز بضعف اللمس.

وقال جيمس غنات، مدير البرنامج في المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (NINDS): "هذا الفهم التفصيلي للإحساس باللمس، أي الشعور بالعالم من خلال ملامسة الجلد، قد يكون له آثار عميقة لفهم كيف يمكن أن يؤثر المرض والاضطراب والإصابة على قدرتنا على التفاعل مع البيئة من حولنا".

وكان يعرف أن الخلايا العصبية الحسية في الجلد تواجه منبهات اللمس مثل الضغط أو الاهتزاز وترسل هذه المعلومات في شكل نبضات كهربائية تنتقل مباشرة من الجلد إلى جذع الدماغ. وهناك، تنقل الخلايا العصبية الأخرى معلومات اللمس إلى القشرة الحسية الجسدية الأولية للدماغ، أعلى مستوى في التسلسل الهرمي اللمسي، حيث يتم معالجتها في الإحساس.

ومع ذلك، تساءل جينتي وفريقه عما إذا كان الحبل الشوكي وجذع الدماغ متورطين في معالجة معلومات اللمس وكيفية ذلك. وتحتل هذه المناطق أدنى مستوى من التسلسل الهرمي للمس، وتتحد لتشكل مسار اتصال غير مباشر إلى الدماغ.

وأوضح جوزيف توريسيك، زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر جينتي، أن العديد من علماء الأعصاب ليسوا على دراية بالخلايا العصبية في النخاع الشوكي، التي تسمى خلايا العمود الظهري بعد المشبكي (PSDC)، والتي تنطلق من الحبل الشوكي إلى جذع الدماغ.

وفي ورقة مجلة Cell، استخدم الباحثون تقنية طوروها لتسجيل نشاط العديد من الخلايا العصبية المختلفة في الحبل الشوكي في وقت واحد، حيث تعرضت الفئران لأنواع مختلفة من اللمس. واكتشفوا أن أكثر من 90% من الخلايا العصبية في القرن الظهري - منطقة المعالجة الحسية للنخاع الشوكي - تستجيب لللمسة الخفيفة.

وقالت أندا شيريلا، زميلة البحث في مختبر جينتي: "كان هذا مفاجئا لأنه كان يُعتقد تقليديا أن الخلايا العصبية للقرن الظهري في الطبقات السطحية من الحبل الشوكي تستجيب في الغالب لدرجة الحرارة والمحفزات المؤلمة. ولم نكن نقدر كيفية توزيع معلومات اللمسة الخفيفة في النخاع الشوكي".

وعلاوة على ذلك، تباينت هذه الاستجابات لللمسة الخفيفة بشكل كبير عبر مجموعات مختلفة وراثيا من الخلايا العصبية في القرن الظهري، والتي وُجد أنها تشكل شبكة عصبية شديدة الترابط والتعقيد. وأدى هذا الاختلاف في الاستجابات بدوره إلى ظهور مجموعة متنوعة من معلومات اللمس المنقولة من القرن الظهري إلى جذع الدماغ بواسطة الخلايا العصبية PSDC. وفي الواقع، عندما أسكت الباحثون العديد من الخلايا العصبية للقرن الظهري، لاحظوا انخفاضا في تنوع معلومات اللمسة الخفيفة التي تنقلها الخلايا العصبية PSDC.

وشرحت شيريلا: "نعتقد أن هذه المعلومات حول كيفية تشفير اللمس في الحبل الشوكي، وهو الموقع الأول في التسلسل الهرمي باللمس، مهمة لفهم الجوانب الأساسية للمعالجة باللمس".

وفي الدراسة التي نُشرت في دورية Nature، ركز العلماء على الخطوة التالية في التسلسل الهرمي باللمس: جذع الدماغ.

واكتشفوا العلاقة بين المسار المباشر من الخلايا العصبية الحسية في الجلد إلى جذع الدماغ والمسار غير المباشر الذي يرسل معلومات اللمس عبر الحبل الشوكي، كما هو موضح في مجلة Cell.

وأوضح توريسيك: "تحصل الخلايا العصبية في جذع الدماغ على مدخلات مباشرة وغير مباشرة، وكان لدينا فضول حقا بشأن جوانب اللمس التي يجلبها كل مسار إلى جذع الدماغ".

ولتحليل هذا، قام الباحثون بإسكات كل مسار بالتناوب وسجلوا استجابة الخلايا العصبية في جذوع دماغ الفأر. وأظهرت التجارب أن المسار المباشر مهم لتوصيل الاهتزازات عالية التردد، في حين أن المسار غير المباشر ضروري لتشفير شدة الضغط على الجلد.

وبالإضافة إلى ذلك، اكتشف الفريق أن كلا المسارين يمكن أن ينقلوا معلومات اللمس من نفس المنطقة الصغيرة من الجلد، مع معلومات عن شدة الالتفاف عبر الحبل الشوكي قبل ضم المعلومات حول الاهتزازات التي تنتقل مباشرة إلى جذع الدماغ.

وبهذه الطريقة، تعمل المسارات المباشرة وغير المباشرة معا، ما يمكّن جذع الدماغ من تكوين تمثيل مكاني لأنواع مختلفة من محفزات اللمس من نفس المنطقة.

قد يهمك أيضــــــــــــــــًا :

ممارسة الرياضة مبكراً تُقلل من مخاطر الإصابة بأمراض القلب والسكتة الدماغية

علماء يبتكرون طريقة لاستعادة خلايا الدماغ