دماغك يشبه مئة بليون حاسوب صغير كلها تعمل معًا

بقلم: كلير ويلسون Clare Wilson
ترجمة: مي منصور بورسلي

شرح الصورة: كل خلية عصبية تشبه حاسوبا عضويا صغيرا.

قد تعمل جميع خلايا دماغنا مثل حاسوب صغير، وفقًا لأول تسجيل للنشاط الكهربائي في الخلايا البشرية بمستوى تفصيلي فائق الدقة.

وكشفت الدراسة عن وجود فرق بنيوي رئيسي بين الخلايا العصبية Neurons البشرية وفي الفئران التي قد تساعد على تفسير قدراتنا الأعلى في الذكاء.

تتواصل خلايا الدماغ، أو الخلايا العصبية، بإطلاق نبضات كهربائية عبر طولها، والتي يُمكن للباحثين اكتشافها وقياسها بوضع أقطاب كهربائية مجهرية بداخلها. وقد أجريت معظم هذه الدراسات على الخلايا العصبية الحية للقوارض، إذ يمكن للخلايا أن تعيش في طبق لعدة ساعات. ولكن مارك هارنيت Mark Harnett، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Massachusetts Institute of Technology في كيمبردج، أراد أن يقارن الخلايا العصبية البشرية بتلك الموجودة في الفئران، لذلك استخدم الأنسجة الحية التي حصل عليها من الجراحين حينما يزيلون أجزاء صغيرة من دماغ الأشخاص المصابين بالصرع.

وبينما سجّل الناس إشارات من داخل الخلايا العصبية البشرية من قبل، فقد كان دائما داخل الجذع Trunk الرئيسي لبنيتها الشبيهة بالشجرة. واستخدم فريق هارنيت أقطابا كهربائية أرفع لتسجيل النشاط داخل الفروع الدقيقة، والمعروفة بالزوائد الشجيرية Dendrites، في نهاية الجذع.

وقد يكون لدى كل خلية عصبية نحو 50 زائدة شجيرية، ولدى كل منها مئات من نقاط المشتبكان العصبية، أو نقاط اتصال مع الخلايا العصبية الأخرى. إذ تعبر إشاراتها خلال نقاط المشتبك العصبي إلى داخل الزوائد الشجيرية، مما يجعله أكثر أو أقل عرضة بأن تطلق الزائدة الشجيرية ذاتها إشارة كهربائية عبر طولها.

وبالمقارنة بالفئران، اتضح أنّ الزوائد الشجيرية في الخلايا العصبية البشرية تمتلك عدد أقل من القنوات الأيونية، وهي الجزيئات التي ترتكز على الغشاء الخارجي للخلية؛ مما يسمح بتدفق الكهرباء على طول الزوائد الشجيرية.

في حين أن هذا قد يبدو سيئًا، إلا أنه قد يمنح قوى أكبر لكل خلية دماغية لأداء العمليات الحسابية. تخيل خلية عصبية لفأر: إذا كانت الإشارة تبدأ في زائدة شجيرية واحدة، فهناك العديد من القنوات الأيونية لتوصيل الكهرباء، ومن المحتمل أن تستمر الإشارة إلى الجذع الرئيسي للخلية العصبية. وعلى النقيض من ذلك، في الخلايا العصبية البشرية من غير المؤكد أن تتحول الإشارة إلى الجذع الرئيسي: ما إذا كان الحال كذلك فسيعتمد على الأرجح على نشاط في أنواع أخرى من الزوائد الشجيرية، كما يقول هارنيت.

وهذا يتيح للآلاف من نقاط الاشتباك العصبي على كل خلية عصبية من الزوائد الشجيرية أن تحدد بشكل جماعي “القرار” النهائي بشأن ما إذا كان ينبغي أن يطلق الفرع الرئيسي إشارة، ويقول هارنيت: “إنهم يبحثون عن أنماط محددة من المُدْخلات ليجتمعوا معاً لإنتاج [إشارة].”