لمادة الدماغ البيضاء دور مهم

لمادة الدماغ البيضاء دور مهم^(*)

ظل العلماء خلال حقبة من الزمان ينظرون إلى مادة الدماغ البيضاء

على أنها بنية تحتية غير فعالة، لكن بحثا جديدا بيّن أنها تؤثر

تأثيرا فعالا في عملية التعلم⁽¹⁾ وفي الأمراض العقلية⁽²⁾.

<D.R. فيلدز>

تخيل ماذا يمكن أن يحدث إذا ما استطعنا أن نختلس النظر من خلال ثقب في الجمجمة لرؤية ما الذي يجعل دماغا ما أكثر ذكاءً من دماغ آخر، أو لاكتشاف إذا ما كانت هناك خلال خفية دافعة يمكن أن تحث على إصابة شخص ما بالفصام⁽⁴⁾ أو بخلل في القراءة⁽⁵⁾ (ديسلكسيا).  توجد الآن تقانة جديدة من تقانات التصوير تساعد العلماء على رؤية مثل تلك  الشواهد، ولقد كشفت هذه التقانة الحديثة عن مفاجأة: إن الذكاء ومجموعة متنوعة من المتلازمات العقلية يمكن أن تؤثر فيها سبل موجودة داخل الدماغ ويقتصر تكوينها على المادة البيضاء.

إن المادة السنجابية الموجودة فيما بين الأذنين والتي يقرعك بشأنها معلموك،  هي المكان الذي تحدث فيه العمليات الحسابية العقلية وتخَزَّن فيه الذكريات. هذه القشرة المخية تكوِّن سطح الدماغ وتتألف من أجسام خلايا عصبونية متراصة على نحو كثيف تمثل الأجزاء الصانعة للقرار من الخلايا العصبية أو العصبونات. من ناحية أخرى،  تقع تحت القشرة المخية مباشرة طبقة سفلى من المادة البيضاء تملأ ما يقرب من نصف الدماغ البشري، وهي نسبة أكبر بكثير من تلك الموجودة في أدمغة الحيوانات الأخرى. تتكون المادة البيضاء من الملايين من كبلات الاتصال، ويحتوي كل منها على سلك طويل منفرد مستقل يسمى المحوار axon، مغلف بمادة شحمية بيضاء تسمى مَيَلِيْن (نُخاعِين) myelin. تربط هذه الكبلات البيضاء العصبونات الموجودة في منطقة ما من الدماغ بالعصبونات الموجودة في المناطق الأخرى مثلما تربط الخطوط الرئيسية للشبكة الهاتفية بين الهواتف التي توجد في الأجزاء المختلفة من البلاد.

لعقود من الزمن، ظل علماء الأعصاب يبدون اهتماما قليلا بالمادة البيضاء،  وكانوا يعتبرون الميلين مجرد عازل والكبلات الموجودة في داخله ليست أكثر من مسالك غير فعالة. لقد ركزت نظريات التعلم والذاكرة والاضطرابات النفسية على فعل جزيئي يحدث داخل العصبونات وعند المشابك الشهيرة، وهي عبارة عن نقاط اتصال بالغة الصغر بين العصبونات. ولكن العلماء بدؤوا يدركون الآن أننا قد بخسنا المادة البيضاء أهميتها في نقل المعلومات فيما بين مناطق الدماغ على النحو الصحيح. لقد أظهرت الدراسات الجديدة أن حجم المادة البيضاء يختلف باختلاف الأشخاص الذين تتفاوت خبراتهم العقلية أو الذين يعانون من اختلالات وظيفية معينة. كما أنه يتغير أيضا داخل دماغ الشخص الواحد (ذكرا كان أو أنثى) أثناء تعلمه أو ممارسته لإحدى المهارات، مثل العزف على الپيانو. وعلى الرغم من أن العصبونات في المادة السنجابية تُنفّذُ الأنشطة العقلية والبدنية، فإن وظيفة المادة البيضاء يمكن أن يكون لها الأهمية نفسها بالنسبة إلى كيفية تمكن الأشخاص من المهارات العقلية والاجتماعية،  وكذلك بالنسبة إلى سبب صعوبة تعلم الكلاب المسنة الحيل الجديدة.

المادة البيضاء مرتبطة

أكثر بالبراعة والتمكن^(**)

لقد كان الميلين الذي يعطي المادة البيضاء لونها يشكل دائما لغزا. ولأكثر من قرن من الزمن ظل العلماء يفحصون العصبونات من خلال مجاهرهم ويرون أليافا طويلة، هي المحاوير، يمتد كل منها من جسم خلية عصبونية إلى جسم خلية مجاورة مثل إصبع طويلة ممدودة. لقد وُجِد أن كل محوار مغلف بهلام كثيف. وقد ظن علماء التشريح أن هذا الغلاف الشحمي⁽⁶⁾ لابد وأنه يعزل المحاوير، كما يفعل الغمد المطاطي الموجود على طول سلك  النحاس. ولكن الغريب أن العديد من المحاوير وخاصة الخيوط الأصغر حجما لم يكن مغلفا على الإطلاق، وحتى الألياف المعزولة كانت تظهر على طول أغلفتها العازلة ثغرات كل مليمتر تقريبا. لقد أصبحت هذه المواضع العارية تعرف بعقد «رانفييه»⁽⁷⁾ نسبة إلى عالم التشريح الفرنسي <A.L. رانفييه> الذي كان أول من وصفها.

لقد كشف الاستقصاء الحديث أن السرعة التي تنتقل بها الدفعات العصبية عبر المحاوير تزداد 100 مرة حينما تكون  المحاوير مغلفة بالميلين، وأن الميلين يبرم حول المحاوير مثل الشريط الكهربائي إلى حد ما، حيث يلتف نحو 150 مرة حول المحوار فيما بين كل عقدة وأخرى. تصَنع  مادة الميلين على هيئة ألواح بواسطة نوعين من الخلايا الدبقية المنتشرة في الدماغ والجهاز العصبي ولكنها ليست عصبونات [انظر: «النصف الآخر من الدماغ»، مجلة العلوم، العددان 2/1 (2005)، ص 46]. تقوم الخلايا الدبقية الأخطبوطية الشكل المسماة بالخلايا الدبقية القليلة التغصن oligodendrocyte بعملية لف الميلين حول المحاوير لتغليفها، وبذلك تصبح الإشارات العصبية غير قادرة على التسرب خلال الغمد، فتنتقل عبر المحوار بالوثب السريع من عقدة إلى أخرى؛ أما في الأعصاب الواقعة خارج الدماغ والنخاع (الحبل) الشوكي،  فتوجد خلايا دبقية تشبه النقانق تسمى خلايا شوان Schwan cells (أو الخلايا المغمدة للألياف العصبية)  لتكوين  الميلين.

ولولا وجود الميلين لتسربت الإشارات الكهربائية وتبددت. وينبغي أن يكون سمك الميلين العازل مناسبا بالضبط لقطر الليف العصبي الموجود داخله لتحقيق سرعة النقل القصوى للدفعات العصبية. تبلغ النسبة الأمثل لقطر المحوار العاري المقسوم على قطر الليف بأكمله (متضمنا الميلين) 0.6. ليست لدينا أية فكرة عن كيفية «معرفة» الخلايا الدبقية القليلة التغصن لعدد طبقات العزل الضرورية لتكوين السمك الصحيح للميلين على المحاوير المختلفة الأقطار، سواء أكان 10 أم 100. ولكن الإخصائي في البيولوجيا (علم الأحياء) <A.K. نيف> [في معهد ماكس پلانك للطب التجريبي في جوتينجن بألمانيا] وجد مؤخرا أن خلايا شوان تستكشف پروتينا يسمى نوريگلين neuregulinيكسو المحاوير، وأنه إذا ما ازدادت كمية هذا الپروتين أو نقصت قامت خلايا شوان بلف ألواح أكثر أو أقل من الميلين حول المحاوير. ومما يثير الاهتمام أن كثيرا من الناس الذين يعانون من الاضطراب الثنائي القطب أو من الفصام، لديهم عيب في الجينة التي تضبط إنتاج هذا الپروتين.

قطعة فنية منحوتة تصور منظرا فوقيا (علويا) لقشرة الدماغ (النحاس) ولب المادة البيضاء.

يحدث لف أغلفة الميلين حول المحاوير في أعمار مختلفة، إذ ينتشر الميلين فقط في مناطق قليلة من الدماغ عند الميلاد، ثم يتسع مدى انتشاره في اندلاعات مفاجئة، ولا يكتمل لف الميلين حول المحاوير حتى سن الخامسة والعشرين أو الثلاثين في بعض الأماكن. يستمر تكوين الميلين على نحو مطرد في موجة تنتشر من مؤخرة القشرة المخية  إلى مقدمتها (الجبهة) أثناء نمونا وصولا إلى سن البلوغ. إن الفصين الجبهيين هما آخر الأماكن التي يظهر فيها تكون الميلين، وهما المنطقتان المسؤولتان عن المهارات الأرقى مستوى من التفكير وخاصة الاستنتاج من الوقائع والمقدمات، والتخطيط، وعملية تكوين الرأي عن طريق التمييز والمقارنة، والتي لا تتشكل إلا بالتجربة والخبرة. لقد تفكر الباحثون في هذا وخمنوا أن الكم الضئيل من الميلين في الدماغ المُقَدَّم هو أحد الأسباب لعدم امتلاك المراهقين القدرة على اتخاذ القرار، وهي القدرة التي توجد لدى البالغين. ولقد أوحت مثل تلك الملاحظات إلى أهمية الميلين بالنسبة إلى الذكاء.

من المفترض ألا ينتهي الدماغ من تغليف المحاوير البشرية حتى المرحلة المبكرة من البلوغ، لأنه طوال ذلك الوقت تستمر المحاوير في النماء واكتساب فروع جديدة وتقليم فروع أخرى استجابة للتجارب والخبرات المكتسبة. وبمجرد أن تصبح المحاوير ميلينية، تصير التغيرات التي تخضع لها هذه المحاوير محدودة أكثر. ومع ذلك، بقي سؤال ظل يطرح نفسه إلى زمن طويل وهو: هل عملية تكون الميلين مبرمجة بالكامل، أم إن تجاربنا وخبراتنا الحياتية تعدل بالفعل من درجة التغليف الميليني⁽⁸⁾، التي تؤثر بدورها في مدى جودة تعلمنا؟ وهل يُكوّن الميلين بالفعل القدرة المعرفية⁽⁹⁾ تدريجيا، أم إن المعرفة محدودة فقط بالمناطق التي لم يتكون بها الميلين بعد؟

لقد قرر <F. أولين> [عازف الپيانو البارع] أن يكتشف الإجابة، وقد تصادف أن يكون <أولين> أيضا أستاذا مساعدا (مشاركا) في معهد استوكهولم للدماغ بالسويد. وقد قام هو وزملاؤه في عام 2005 باستخدام تقانة جديدة لتفرس الدماغ تسمى تصوير مُوَتِّر انتشاري diffusion tensor imaging (أو DTI اختصارا) لتقصي أدمغة عازفي الپيانو المحترفين. يجري التصوير DTI بنفس نوع ماكينات التصوير بالرنين المغنطيسي الموجود في المستشفيات، ولكنه يتضمن نوعا مختلفا من المجال المغنطيسي ولوغاريتمات مختلفة لتكوين شرائح تصويرية متعددة للدماغ،  بحيث تتجمع في صورة ثلاثية الأبعاد. تصور الشرائح الكميات الموَجَّهة (المُعَرَّفة رياضياتيا بالمُوَتّرات أو التنسورات)⁽¹⁰⁾ للماء الذي ينتشر في الأنسجة. فتكون إشارات التصوير DTI ضعيفة في المادة السنجابية، لأن الماء ينتشر خلالها انتشارا متماثلا. ولكن الماء ينتشر على نحو غير متماثل على طول حزم المحاوير،  فيضيء هذا النسق غير المنتظم المادة البيضاء كاشفا الطرق الرئيسية العامة التي تتدفق فيها المعلومات فيما بين مناطق الدماغ. فكلما كانت الألياف محشورة في حزم مكتظة ومغلفة بقدر وافر من الميلين، كانت إشارات التصوير DTI أقوى.

لقد وجد <أولين> كذلك مناطق معينة من المادة البيضاء في أدمغة عازفي الپيانو المحترفين أكثر نماء وتطورا عنها لدى غير الموسيقيين. تربط هذه المناطق أجزاء القشرة المخية البالغة الأهمية بالنسبة إلى الحركات المتناسقة للأصابع مع مناطق تتضمن عمليات معرفية أخرى تؤدي دورها أثناء عزف الموسيقى.

كما وجد <أولين> أيضا أنه كلما زاد،  على مر الزمن،  عدد الساعات التي يتدرب فيها عازف الموسيقى، ازدادت إشارات التصوير DTI قوة في مسالك المادة البيضاء، هذه التي كانت فيها المحاوير مغلفة بقدر أوفر من الميلين أو محتشدة في حزم مكتظة. بالطبع، يمكن أن تكون المحاوير قد تمددت ليس غير، ولذلك أصبحت في حاجة إلى مزيد من الميلين للحفاظ على نسبة 0.6 المثلى.  وسوف  يظل هذا الخلاف محل بحث ما لم يُجْرَ تشريح للدماغ بعد الموت. ومع ذلك، يعتبر ذلك اكتشافا مهما؛ لأنه يبين أنه عندما يتعلم الإنسان إحدى المهارات المعقدة، فإن المادة البيضاء تحدث فيها تغيرات ملحوظة، على الرغم من أنها بنية دماغية لا تحوي أية أجسام خلايا عصبونية أو مشابك على الإطلاق، وإنما تحوي محاوير ودبقا عصبيا glia فقط. وتظهر الدراسات التي تُجرى على الحيوانات التي يمكن فحص أدمغتها فحصا ماديا، أن الميلين يمكن أن يتغير استجابةً للخبرات العقلية ولبيئة نماء الحيوان. لقد أكد مؤخرا عالم البيولوجيا العصبية <T.W. گرينوف> [في جامعة إلينوي بإربانا شامپين] أن الجرذان التي تربت في بيئات غنية [تتمتع فيها بحرية الوصول إلى لعب وفيرة واستعمالها وتتعرض فيها إلى تفاعلات اجتماعية نشيطة] كانت لديها كمية أكبر من الألياف الميلينية⁽¹¹⁾ في الجسم الثفني corpus callosum، الذي هو عبارة عن حزمة ضخمة من المحاوير التي تربط بين نصفي الدماغ.

يستطيع جهاز التصوير المعهود بالرنين المغنطيسي MRI (الصورة اليسرى) تصوير المادة البيضاء بشكل تقريبي (المناطق البيضاء في الصورة اليمنى). ولكن توجد الآن عملية تصوير جديدة بالرنين المغنطيسي تسمى التصوير المُوَتّّر الانتشاري (DTI) تظهر التركيب بمزيد من التفاصيل (الصورة الوسطى) ويشير الأحمر والأصفر إلى مادة بيضاء متعضية تعضيا بلغ ذروته.

تتفق هذه النتائج فيما يبدو مع دراسات التصوير DTI التي أجراها عالم الأعصاب <J.V. شميتهورست> [من مستشفى سينسيناتي للأطفال]، حيث قام بمقارنة درجة نماء المادة البيضاء في أدمغة الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 5إلى 18 سنة. ووجد أن بنية  المادة البيضاء الأكثر تناميا ترتبط بشكل مباشر بدرجة معامل الذكاء الأعلى. وقد  كشفت تقارير أخرى أن الأطفال الذين يعانون من الإهمال الشديد تقل المادة البيضاء في الجسم الثفني لديهم حوالي 17% عن  الطبيعي.

تَغَيّرُ مُنَبِّه^(****)

توحي مثل تلك الاكتشافات بشدة إلى أن الخبرة تؤثر في تكوين الميلين، وأن الميلين الناتج منها يدعم عملية التعلم وتحسين المهارات. ولكي يكون الباحثون مقتنعين تماما بهذا الاستنتاج، فإنهم بحاجة إلى تفسير معقول ومقبول لكيفية تمكن الميلين الوافر من تعزيز المعرفة، وكذلك إلى بعض الأدلة المباشرة على أن عيوب الميلين يمكن أن تضعف القدرات الذهنية.

لقد كشف مختبري النقاب عن عدة طرق تُمكن خبرات الفرد من التأثير في تكوين الميلين. ففي الدماغ تطلق العصبونات دفعات كهربائية في المحاوير. وبإنماء عصبونات من أجنة الجرذان في أطباق زرع مجهزة بمسارٍ كهربائية من الپلاتين، يمكننا فرض طرز من الدفعات عليها. وقد وجدنا أن هذه الدفعات تستطيع التحكم في جينات معينة في العصبونات، إحداها تتسبب في إنتاج پروتين لزج اسمه L1-CAM يؤدي دورا مهما في لصق طبقة الغشاء الأولى حول المحوار عندما يبدأ الميلين بالتكون.

كما وجدنا أيضا أن الدبق العصبي الموجود يستطيع التنصت على الدفعات المنطلقة خلال المحاوير، وأن عدد الدفعات السارية المسموعة يعدل درجة تكوّن الميلين، حيث يُطلق نوع من الخلايا الدبقية يسمى الخلايا النجمية astrocytecells عاملا كيميائيا عندما يستشعر زيادة في  عدد الدفعات السارية، فتنبه هذه الشفرة الكيميائية الخلايا الدبقية القليلة  التغصن إلى تكوين مزيد من الميلين. إن الأطفال الذين يموتون من جراء الإصابة بمرض آلِكسندر ـ وهو أحد اضطرابات مرحلة الطفولة المميتة الذي يسبب تخلفا عقليا وتكون ميلين شاذٍّ ـ يتعرضون لحدوث طفرة في إحدى جينات الخلايا النجمية.

ويساعد المنطق كذلك على تفسير كيف تستطيع المادة البيضاء التأثير في القدرة المعرفية. فقد يبدو بالتناظر الوظيفي مع الإنترنت أن كافة المعلومات في الدماغ ينبغي أن تنتقل منه بأسرع ما يمكن، ويعني ذلك أن تكون العصبونات جميعها ميلينية بقدر متساو. ولكن بالنسبة إلى العصبونات، لا يكون الأسرع دائما هو الأفضل. يجب على المعلومات أن تجتاز مسافات طويلة لتنتقل بين مراكز الدماغ، إذ يقوم كل مركز بأداء وظيفته الخاصة ويرسل النتاج إلى منطقة أخرى لتقوم بالخطوة التالية لتحليل المعلومات. بالنسبة إلى عمليات التعلم المعقدة، مثل تعلم العزف على الپيانو، يجب أن تكثر المعلومات من التنقل ذهابا وإيابا فيما بين عدة مناطق؛ كما أن المعلومات الواردة من مسافات مختلفة يجب أن تصل معا إلى مكان واحد في زمن معين. ولكي يتم ذلك بمثل هذه الدقة، يكون من الضروري حدوث تأخيرات؛ إذ لو نقلت جميع المحاوير المعلومات بأقصى معدل سرعة لوصلت الإشارات من العصبونات البعيدة متأخرة دائما عن الإشارات القادمة من العصبونات المجاورة. إن الوقت النموذجي الذي يستغرقه انتقال الدفعة العصبية من أحد نصفي الدماغ إلى النصف الآخر خلال المحاوير الميلينية في الجسم الثفني يبلغ 30 جزءا من الألف من الثانية مقارنة بـ 150 إلى300 جزء من الألف  من الثانية خلال المحاوير غير الميلينية. عند الميلاد لا يكون أي من محاوير  الجسم الثفني ميلينيا، ويبقى ثلاثون في المئة منها على هذا النحو حتى البلوغ،  ويساعد هذا الاختلاف على تناسق سرعات الانتقال.

ربما كانت عقد <رانفييه> على هذا القدر نفسه من الأهمية،  فقد استنتج العلماء في السنوات القليلة الماضية أن هذه العقد هي أبعد ما تكون عن كونها أخطاءً في عملية تكون الميلين، وأنها تعمل كمكررات كهربائية حيوية معقدة: أي كمحطات ترحيل تولد الإشارات الكهربائية وتنظمها وتنشرها بسرعة على طول المحوار. وقد أوضح علماء البيولوجيا العصبية عن طريق دراستهم حاسة السمع الممتازة لدى طائر البوم، أنه أثناء عملية تكون الميلين تقوم الخلايا الدبقية القليلة التغصن بغرز عقد أكثر مما ينبغي للتبليغ السريع بالإشارات خلال بعض المحاوير، وذلك لإبطاء الإشارات السارية خلالها.

من الواضح أن سرعة انتقال الدفعات العصبية هي مظهر بيولوجي من مظاهر وظيفة الدماغ. نحن نعلم أن الذاكرة والتعلم يحدثان عندما تترابط دوائر عصبونية معينة بمزيد من القوة. ومن المرجح فيما يبدو أن الميلين يؤثر في هذه القوة عن طريق تعديل سرعة التنقل، بحيث يصل وابل الدفعات العصبية عند العصبون نفسه في آن واحد من عدة محاوير. وعندما يحدث هذا التقارب، تتجمع الصدمات الكهربائية المنفردة وتتراكم، مما يزيد من قوة الإشارات، ومن ثم تخلق ارتباطا أقوى فيما بين العصبونات التي تشتمل عليها تلك الدوائر. وينبغي إجراء مزيدٍ ومزيدٍ من الأبحاث لفحص وتحري هذه النظرية، ولكنه لا يوجد أدنى شك في استجابة الميلين للبيئة ومشاركته في المهارات التعلمية.

التعلم والمرض العقلي^(******)

ليس من الصعب، وفقا لهذا المنظور، تصور كيف يمكن أن يؤدي الانتقال المعيب للدفعات العصبية إلى تحديات عقلية. فبعد قضاء عقود من الزمن في البحث عن وجود أسباب العجز العقلي في المادة السنجابية، صار لدى علماء الأعصاب الآن أدلة تفصيلية توحي إلى أن المادة البيضاء تؤدي دورا في ذلك. فخلل (أو عسر) القراءة، على سبيل المثال، ينتج من وقوع فوضى في توقيت انتقال المعلومات في الدوائر الضرورية للقراءة. وقد كشف تصوير الدماغ عن نقصٍ في المادة البيضاء في هذه السبل، مما قد يسبب مثل هذه الفوضى. ويُعْتَقدَ أن شذوذات المادة البيضاء تعكس وجود عيوب في تكون الميلين مع شذوذات نمائية في العصبونات المؤثرة في هذه التوصيلات من المادة البيضاء.

ينجم صمم النغم عن عيوب في عمليات معالجة الصوت العالية المستوى في القشرة المخية، حيث يتم تحليل الأصوات. وقد وجد إخصائي علم النفس <L.K. هايد> [بجامعة ماك گيل] نقصا في كمية المادة البيضاء الموجودة في حزمة ليفية معينة في الدماغ المُقَدم الأيمن للأفراد المصابين بصمم النغم. إضافة إلى ذلك،  يشير البحث الذي قام به <K.L. جاكوبسون> [بجامعة ييل] إلى أن التعرض لدخان التبغ أثناء النماء الجنيني المتأخر أو أثناء مرحلة البلوغ، عندما تجري عملية تكوين الميلين لتغليف محاوير هذه الحزمة، يضعف المادة البيضاء ويعطل وظيفتها. ويرتبط التركيب كما يرى بالتصوير DTI ارتباطا مباشرا بالأداء الوظيفي الذي يُحَدَّد بالاختبارات السمعية. فمن المعروف أن النيكوتين يؤثر في المستقبلات الموجودة في الخلايا الدبقية القليلة التغصن التي تنظم نماء الخلايا. لذلك، فالتعرض للعوامل البيئية أثناء فترات تكون الميلين البالغة الأهمية قد يكون له عواقب مستمرة مدى الحياة.

لقد صار مفهوما الآن أن الفصام هو اضطراب نمائي يتضمن شذوذا في خاصية التوصيل، والدليل على ذلك متعدد الجوانب. لقد ظل الأطباء يتساءلون دائما عن سبب ظهور الفصام ظهورا نموذجيا أثناء مرحلة المراهقة، لكن الجدير بالذكر أن هذا هو العمر الأولي الذي يحدث فيه تكون الميلين في مقدمة الدماغ. صحيح إن العصبونات هنالك قد ترسخت إلى حد كبير، ولكن الميلين يكون في حالة تغير، مما يجعله مشتبها فيه. إضافة إلى ذلك، توصل ما يقرب من 20 دراسة في السنوات الأخيرة إلى استنتاج أن المادة البيضاء شاذة في مناطق متعددة من الدماغ الفصامي، لامتلاكها خلايا دبقية قليلة التغصن أقل مما ينبغي أن يكون. وعندما أصبح متوافرا مؤخرا أجهزة بالغة الصغر كالشرائح لتحليل الجينات، يمكنها مسح آلاف الجينات في آن واحد، أصيب الباحثون بالدهشة عندما اكتشفوا أن العديد من الجينات المُطَفَّرَة المتصلة بالفصام مُتَضَمَّن في عملية تكون الميلين. كما لوحظ أيضا وجود شذوذات في المادة البيضاء لدى الأشخاص المصابين باضطراب نقص الانتباه مع فرط النشاط، والاضطراب الثنائي القطب،  واضطرابات اللغة، والتوحد، والضعف المعرفي التدريجي في الشيخوخة،  ومرض ألزهايمر، بل وأيضا لدى الأفراد المصابين بالكذب المرضي.

وبالطبع، قد يكون الميلين الناقص النمو أو الذابل نتيجةً وليس بالضرورة سببًا لقلة الإشارات المتنقلة بين العصبونات. فعلى الرغم من كل شيء، تعتمد الوظيفة المعرفية بالفعل على الاتصال العصبوني عبر المشابك في مادة القشرة المخية السنجابية التي تؤثر فيها معظم الأدوية ذات المفعول النفسي. إلا أن الاتصال الأمثل فيما بين مناطق الدماغ، والذي يعتبر أيضا أساسيا للمعرفة الصحيحة، يعتمد على طبقة المادة البيضاء السفلى التي تكون الأساس الوطيد الذي يربط بين هذه المناطق. ففي عام 2007، قام الطبيب <G. كورفاس> [إخصائي الأمراض العصبية] بتوضيح أن التعطيل التجريبي لجينات موجودة في الخلايا الدبقية القليلة التغصن وليس في العصبونات عند الفئران يسبب تغيرات سلوكية لافتة للنظر، تحاكي ما يحدث في الفصام. وترتبط الآثار السلوكية بجينة تسمى نوريگلين، وهي إحدى الجينات نفسها التي وجد أنها شاذة في الخزعات النسيجية المستأصلة من الأدمغة الفصامية.

أما مسألة البيضة أولا ثم الدجاجة أم الدجاجة أولا ثم البيضة التي تنطبق على ما إذا كانت تغيرات الميلين هي التي تغير العصبونات أم أن النسق العصبونية المتغيرة هي التي تغير الميلين فسوف تتم تسويتها بالطريقة نفسها التي تسوى بها دائما مثل تلك المعضلات: أي بالاعتراف بوجود تواقف وثيق بين الآليتين بمعنى توقف كل منهما على الأخرى. فالدبق المكون للميلين يمكن أن يستجيب للتغيرات التي تحدث في قطر المحوار ولكنه ينظم أيضا ذلك القطر، كما أنه يستطيع تحديد بقاء محوار بعينه على قيد الحياة أم لا. ففي مرض التصلب المتعدد، على سبيل المثال، يمكن أن تموت المحاوير والعصبونات عقب فقدان الميلين الذي يحدث نتيجة المرض.

إن عازفي الپيانو المحترفين لديهم المادة البيضاء أكثر نماء في بعض مناطق الدماغ مقارنة بغير الموسيقيين، مما يوحي إلى أنها تؤثر في التعلم. إضافة إلى ذلك، تكون المادة البيضاء أكثر انتشارا في أدمغة عازفي الپيانو الذين بدؤوا بالتدريب المنتظم قبل سن الحادية عشرة، مقارنة بالذين بدؤوا أثناء فترة المراهقة أو متأخرا عن ذلك، مما يشير إلى أنه توجد فترات حرجة لاكتساب المهارات العليا.

تغييرات البنية الدماغية للمسنين^(*********)

أيا كانت الآلية، فإن دقة التوصيلات بين مناطق الدماغ تتحسن مع نضوج دماغنا من مرحلة الطفولة إلى مرحلة البلوغ. ويمكن أن تملي درجة جودة تكوين هذه التوصيلات مدى البراعة التي نستطيع بها تعلم بعض المهارات الخاصة في أعمار معينة.

وبالفعل،  كشفت دراسات <أولين> لعازفي الپيانو البارعين عن نتيجة بحثية إضافية توضح أن المادة البيضاء كانت أكثر نماءً في كل مكان من أدمغة الأفراد الذين شرعوا في احتراف العزف على إحدى الآلات الموسيقية في سن مبكرة؛ أما في الأشخاص الذين بدؤوا بتعلم العزف بعد سن البلوغ، فقد وجد أن المادة البيضاء ازداد نماؤها فقط في منطقة مقدمة الدماغ التي ظلت تجري فيها عملية تكون الميلين.

توحي هذه النتيجة البحثية إلى أن عزل الألياف العصبية يعين جزئيا الحدود العمرية لتعلم مهارات جديدة والتي تسمى بنوافذ الفرصة أو بالفترات الحرجة التي يمكن أن يحدث فيها نوع معين من التعلم أو على الأقل يحدث فيها بسرعة ويسر مثل تعلم إحدى اللغات الأجنبية. فإذا ما تعلمتها بعد سن البلوغ،  فسوف يُُكْتَب عليك أن تتحدث بها بلهجة تنم على أنها ليست لغتك الأم؛ أما إذا تعلمتها وأنت طفل فسوف تتحدث بها بطريقة طبيعية مثل أهلها الأصليين. يحدث هذا الفارق؛ لأن دوائر الدماغ التي تستبين اللغة والكلام تتجهز بتوصيلات عصبية جديدة وفقا للأصوات التي نسمعها فقط ونحن أطفال. فنحن،  فيما يتعلق بالأحرف،  نفقد التوصيلات التي يمكن أن تسمح لنا بسماع الأصوات التي تنفرد بها اللغات الأجنبية. وبتعبير نمائي أو تطوري، لا يجد الدماغ أي داع لاستبقاء توصيلات تكشف أصواتا لم يسمعها قط لسنوات بعد مرحلة الطفولة. إن الفترات الحرجة هي أيضا أحد الأسباب الرئيسية لعدم تعافي البالغين بشكل جيد من الإصابات الدماغية مثلما يفعل الأطفال.

لقد تمكن الإخصائيون من تعيين هوية (استعراف) جزيئات معينة من الپروتين في الميلين تمنع المحاوير من التفرع وتكوين توصيلات جديدة. فقد قام <E.M. شواب> [وهو باحث إخصائي في الدماغ بجامعة زيوريخ]  بكشف النقاب عن أول پروتين من پروتينات الميلين المتعددة التي تسبب ذبول الفروع النامية من المحاوير ذبولا فوريا عند التلامس. وعندما يتم تحييد هذا الپروتين الذي أسماه «نوجو» (والذي يشار إليه الآن بنوجوA-)،  تستطيع الحيوانات التي تعرضت للإصابة في نخاعها الشوكي تصليح ورأب توصيلاتها التالفة واستعادة الإحساس والحركة. وقد وجد <M.S. ستريتماتر> [من جامعة ييل] مؤخرا أن الفترة الحرجة لتجهيز أدمغة الحيوانات بتوصيلات عصبية جديدة من خلال التجربة والخبرة يمكن أن يعاد فتحها بمنع صدور الإشارات من الپروتين «نوجو». وعندما يُعَطَّل هذا الپروتين في الفئران المسنة، تستطيع هذه الحيوانات تجهيز توصيلات عصبية جديدة للإبصار.

ولكن بافتراض أن عملية تكوُّن الميلين تكون قد انتهت إلى حد بعيد في العشرينات من عمر شخص ما،  فهل يتعارض ذلك مع الدعاوى الحديثة التي تزعم أن الدماغ يظل طيِّعا طيلة أواسط العمر وأواخره؟ فعلى سبيل المثال، تبين الدراسات أن التدريب الذهني في الستينات والسبعينات والثمانينات من عمر شخص ما يساعد على تأخير بدء مرض ألزهايمر لديه. وأيضا، كيف تتزايد حكمة شخص على مر العقود؟ مازلنا حتى الآن نأمل في إجابات وشيكة لهذه التساؤلات. إن الباحثين لم يضطلعوا بعد بالبحث عن التغيرات الميلينية التي تحدث في الحيوانات المسنة. وتقترح تجارب أخرى أن تكوُّن الميلين يستمر إلى منتصف الخمسينات من عمرنا، ولكن على مستوى أرقى بكثير.

إن المادة البيضاء، بلا ريب، أساسية لأنواع من التعلم تتطلب مرانا وتسميعا طويلي المدى، وكذلك تكاملا (دمجا) واسع المدى فيما بين مناطق متباعدة جدا من القشرة المخية. إن الأطفال الذين لا تزال أدمغتهم يتكون فيها الميلين على نطاق واسع يجدون من السهل جدا اكتساب مهارات جديدة أكثر من أجدادهم. فبالنسبة إلى أصناف من القدرات والمهارات الفكرية والرياضياتية المكتسبة، على المرء أن يبدأ بممارستها في سن صغيرة إذا أراد أن يصل إلى مستوى الامتياز العالمي. إنك بنيت الدماغ الذي تمتلكه اليوم بالتفاعل مع البيئة بينما كنت تنمو وظل الميلين يتكون في توصيلاتك العصبونية. إنك تستطيع أن تتهيأ لاكتساب تلك المهارات بعدة طرق، ولكن لا أنت ولا أنا يمكن أن نصبح من عازفي الپيانو أو لاعبي الشطرنج أو محترفي التنس من الطراز العالمي ما لم نكن قد بدأنا نتدرب ونحن لم نزل أطفالا.

بالطبع، لا يزال المسنون الغريبو الأطوار يستطيعون التعلم، ولكنهم يرتبطون بنوع مختلف من التعلم يتضمن المشابك مباشرة. ومع ذلك،  يتسبب التدريب المكثف في إطلاق العصبونات للدفعات العصبية، وهكذا تتوافر القدرة الكامنة لهذا الإطلاق على تنبيه عملية تكوين الميلين. ربما نستطيع يوما ما ـ عندما نفهم تماما متى تتكون المادة البيضاء ولماذا ـ أن نصمم طرقا للمعالجة ولتغيير ذلك، حتى عندما نشيخ. وللتسليم بصحة مثل هذا التخمين، سوف نحتاج إلى العثور على الإشارة التي تبلغ الخلية الدبقية القليلة التغصن بأن تُكوِّن الميلين لمحوار ما وليس لمحوار آخر مجاور. إن هذا الاكتشاف المدفون بعمق تحت المادة السنجابية يترقب استخراجه بواسطة الأجيال القادمة من المكتشفين.

 المؤلف

هو رئيس قسم نماء ومطاوعة (لدانة) الجهاز العصبي في المعهد القومي لصحة الطفل والتنمية البشرية، الذي قام بكتابة عدة مقالات لمجلة ساينتفيك أمريكان، آخرها نشرت في مجلة العلوم، العددان 1/2 (2008)، وصف فيها كيف تنقض أسماك القرش في الوقت المناسب على الفرائس باستشعار مجالات كهربائية في غاية الضعف تنبعث من الأسماك.	R. Douglas Fields

مراجع للاستزادة 

(*) White Matter Matters

(**) More with Mastery

(***)?WHAT IS WHITE MATTER

(****) Stimulating Change

(*****) MYELIN FORMATION

(******) Learning and Mental Illness

(*******) KNOWN DISEASES

(********) THE BRAIN MATURES

(*********) Remodeling Old Age

(1) learning

(2) Mental Illness

(3) diffusion tensor imaging أو: تصوير موتِّر انتثاري.

(4) shizophrenia

(5) dyslexia

(6) the fattty covering

(7) Node of Ranvier

(8) The degree of wrapping myelinated

(9) cognitive ability

(10) ج : تنسور tensor.

(11) myelinated fibers