قد يكشف بحثٌ يُحاكي طيات الدماغ البشري عن آلياته الداخلية الغامضة

كشفت دراسة جديدة أجرتها كلية جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد عن نموذج لمحاكاة طيات الدماغ، مما قد يساعد العلماء على فهم آلية عمل الدماغ بشكل أفضل. ومن خلال محاكاة ثلاثية الأبعاد لطيات الدماغ البشري، أظهر فريق البحث أنه على الرغم من وجود عمليات جزيئية متعددة تحدد في نهاية المطاف الأحداث الخلوية، فإن السبب الحقيقي لطيات الدماغ هو في الأساس عدم استقرار ميكانيكي مرتبط بالانبعاج.

صناعة دماغ هلامي

ابتكر الباحثون نموذجًا هلاميًا، وهو نسخة ثلاثية الأبعاد لدماغ جنيني أملس، باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي. طُلي سطح النموذج بطبقة من هلام مطاطي، تحاكي القشرة الدماغية. ولمحاكاة تمدد القشرة، غُمر نموذج الدماغ في مذيب امتصته الطبقة الخارجية، مما أدى إلى انتفاخه مقارنةً بالمناطق الأعمق من الدماغ الهلامي. وفي غضون دقائق من غمره في المذيب السائل، أدى الضغط إلى تكوين طيات في النموذج، مشابهة في شكلها وحجمها لطيات الدماغ الحقيقية.

حتى الباحثون أنفسهم انبهروا بالتشابه بين نموذج الدماغ الهلامي والدماغ البشري الحقيقي. قال جون تشونغ، الباحث ما بعد الدكتوراه والمؤلف المشارك الأول للورقة البحثية: "عندما وضعت النموذج في المذيب، كنت أعلم أنه سيحدث طي، لكنني لم أتوقع أبدًا هذا التشابه الكبير مع الدماغ البشري". وأضاف: "يبدو تمامًا كدماغ بشري حقيقي"

يكمن جوهر هذه التشابهات ومفتاحها في الشكل الفريد للدماغ البشري. يقول تشونغ: "إن هندسة الدماغ بالغة الأهمية لأنها تُسهم في توجيه طياته في اتجاهات محددة". ويزعم تشونغ أن نموذجهم، الذي يُطابق الدماغ البشري الحقيقي على نطاق هندسي واسع، يتمتع بنفس الانحناء، مما أدى إلى تكوين طيات تُطابق إلى حد كبير طيات دماغ الجنين الحقيقي.

ما الذي يوجد داخل طية الدماغ؟

توجد طرق عديدة لتفسير طيات الدماغ البشري من منظور تطوري. على سبيل المثال، كان يُعتقد سابقًا أن الأدمغة المطوية ناتجة عن تطور القشرة الدماغية الكبيرة لتتناسب مع الحجم الصغير، مما يُسهم في تقليل طول الوصلات العصبية وبالتالي تحسين الوظائف الإدراكية.

ما كان غامضًا في السابق هو كيفية طي الدماغ. وعلى مدار سنوات عديدة من الدراسة، طُرحت العديد من الفرضيات. ومع ذلك، لم يُستخدم أي من هذه التطورات بشكل مباشر للوصول إلى تنبؤات قابلة للاختبار. الآن، تمكن باحثون من كلية جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد، بالتعاون مع علماء من فرنسا وفنلندا، من إثبات أن السبب الرئيسي لطي الدماغ هو نتيجة عدم استقرار ميكانيكي بسيط، يُرجح أن يكون ناتجًا عن انبعاج.

لماذا يهم ذلك

لن يكون الدماغ متطابقًا تمامًا لدى جميع البشر، ولكن من المفترض أن تحتوي جميع الأدمغة على نفس الطيات الرئيسية، التي تدل على صحة جيدة. يُظهر هذا البحث أنه في حال حدوث خلل في البنية العامة للدماغ، أو عدم نضج/نمو جزء منه بشكل سليم، فقد لا تتواجد الطيات الرئيسية في أماكنها الصحيحة، مما قد يؤدي إلى خلل في وظائف الدماغ. تُساعد هذه الدراسة العلماء على فهم طيات الدماغ بشكل أعمق، مما قد يُسهم في كشف أسرار عمل الدماغ البشري، وربما يُفسر في نهاية المطاف بعض اضطرابات الدماغ.

مصادر

كلية جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد. (1 فبراير 2016). بحث جديد يُحاكي طي الدماغ البشري ثلاثي الأبعاد: دراسة تُؤكد إطارًا ميكانيكيًا بسيطًا لكيفية طي الدماغ البشري. ساينس ديلي. تم الاطلاع عليه في 2 فبراير 2016 من www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm

‍