آخر تحديث: 9 / 12 / 2021م - 2:11 م

كيف تُضبط الإيقاعات السلوكية في الدماغ

عدنان أحمد الحاجي *

لماذا نذهب إلى الحمام في نفس الوقت كل يوم؟ لماذا لا نشعر بالراحة إذا لم نتمكن من النوم في الوقت المحدد

6 مايو 2021

المترجم : عدنان أحمد الحاجي

المقالة رقم : 130 لسنة 2021

How behavioral rhythms are fine-tuned in the brain

May 6,2021

الخلاصة : قام باحثون من جامعة كانازاوا بفحص مجموعة فرعية من خلايا غابا GABA العصبية[1]  في مركز التحكم في إيقاع الساعة البيولوجية داخل منطقة تحت المهاد hypothalamus في الدماغ. ولقد تخلصوا من تشوير signaling خلايا غابا GABA العصبية المنتجة لهرمون الفازوبريسين[2]  فقط في الفئران ووجدوا أنها تضعف النظام اليوماوي [إيقاع الساعة البيولوجية،[3] . على وجه التحديد، الوقت الذي تقضيه هذه الفئران في النشاط يزداد كل يوم، نتيجةً لذلك. أظهر التحليل عدم تطابق التوقيت بين الساعة الجزيئية للمركز والسلوك. وبالتالي، فإن تشويرات غابا «انظر[4] » مطلوبة للتأكد من بقاء التوقيت متزامنًا.

غالبًا ما يبدو أن أجسامنا وسلوكياتنا لها إيقاعات خاصة بها. لماذا نذهب إلى الحمام في نفس الوقت كل يوم؟ لماذا لا نشعر بالراحة إذا لم نتمكن من النوم في الوقت المحدد / المناسب [الذي عادة ننام فيه]؟ التظام اليوماوي «ايقاعات الساعة البيلوجية،[3]  هي القوة العاملة وراء الكواليس التي تؤثر في العديد من سلوكياتنا وصحتنا. يبحث ميتشهيرو مييدا Michihiro Mieda وفريقه من جامعة كانازاوا Kanazawa اليابانية عن كيف يُنظم السلوكُ من قبل مركز التحكم في النظام اليوماوي[3]  في الدماغ.

يُطلق على مركز التحكم هذا اسم النواة فوق التصالبة، أو SCN «انظر [4] »، ويحتوي العديد من أنواع الخلايا العصبية التي تنقل الإشارات باستخدام جزيء غابا GABA، ولكن لا يُعرف سوى القليل عن مدى ما يساهم كل نوع من هذه الخلايا العصبية في إيقاعات الجسم. في أحدث دراسة لهؤلاء الباحثين اليابانيين، ركزوا على خلايا غابا العصبية التي تنتج الأرجينين فاسوبريسين[2] ، وهو هرمون ينظم وظائف الكلى وضغط الدم في الجسم، والذي أظهر الفريق مؤخرًا أن له دورًا أيضًا في تنظيم فترة الإيقاعات التي ينتجها مركز النواة فوق التصالبة SCN في الدماغ.

لدراسة وظيفة هذه الخلايا العصبية، وفقط هذه الخلايا العصبية، قام الباحثون أولاً بتحضير فئران حذُف منها الجين اللازم لتشوير signalling غابا بين الخلايا العصبية فقط في خلايا النواة فوق التصالبة العصبية المنتجة للفازوبريسين. ”أزلنا الجين الذي يرمز إلى بروتين يسمح لـ غابا أن يُعبأ [في حويصلات مشبكية، راجع [5]  و[6] ] قبل إرساله إلى الخلايا العصبية الأخرى“ كما يوضح ميدا Mieda ”بدون تعبئته، لا تتمكن أي من خلايا فاسوبريسين العصبية من إرسال أي إشارات لـ غابا.“

هذا يعني [في حالة هذه الفئران] أن هذه الخلايا العصبية لم تعد قادرة على التواصل مع بقية مركز التحكم في الإيقاع باستخدام ناقل غابا العصبي. في الظاهر، كانت هذه النتائج بسيطة. أظهرت الفئران نشاطًا لفترات أطول، حيث بدأت النشاط في وقت مبكر وانتهت في وقت متأخر عن مجموعة الفئران الضابطة. لذا، فإن نقص جين التعبئة في الخلايا العصبية أدى إلى تعطيل إشارة الساعة الجزيئية، أليس كذلك؟ في الواقع، لم يكن الواقع بهذه البساطة. أظهر الفحص الدقيق أن الساعة الجزيئية [حتى في هذه الحالة] تتقدم «تعمل» بشكل صحيح. إذن، ماذا حدث؟

استخدم الباحثون تصوير الكالسيوم[7] لدراسة إيقاعات الساعة البيلوجية داخل خلايا فاسوبريسين العصبية. ووجدوا أنه على الرغم من أن إيقاع النشاط تطابق مع توقيت السلوك لدى مجموعة الفئران الضابطة، فإن هذه العلاقة كانت معطلة في الفئران التي فقدت انتقال غابا من خلايا فاسوبريسين العصبية. في المقابل، كان الإيقاع الخارج من مركز النواة فوق التصالبة، أي النشاط الكهربائي لخلايا النواة فوق التصالبة العصبية، في الفئران المعدلة لها نفس الإيقاع غير المنتظم كسلوك نشاطها. ”تُظهر دراستنا أن تشويرات غابا من خلايا فاسوبريسين العصبية في مركز النواة فوق التصالبة تساعد في ضبط التوقيت السلوكي ضمن محددات الساعة الجزيئية“.

الرسم البياني يلخص الآثار الناجمة من نقص انتقال GABAergic [انظر [8] ] من خلايا فاسوبريسين العصبية على إيقاعات الساعة البيولوجية على مستويات متعددة. بدون افراز الناقل العصبي غابا من خلايا فاسوبريسين العصبية، يتغير النمط الزماكاني لانتقال GABAergic داخل النواة فوق التصالبة مثل هذا التغيير لا يربك بشكل كبير التنظيم الزماكاني للساعات الجزيئية المقاسة بالتعبير الجيني للساعة البيولوجية والكالسيوم خارج الخلايا intracellular «انظر[9] »، ولكنه يسبب نمطًا شاذًا ثنائي النسق لفعل جهد firing النواة فوق التصالبة «النشاط الكهربائي» الذي قد يؤدي إلى زيادة الفاصل الزمني بين الأنشطة الحركية في الصباح والمساء. وبالتالي، فإن انتقال GABAergic لخلايا فاسوبريسين العصبية ينظم إيقاع نشاط خلايا نواة فوق التصالبة العصبية لتعديل الوقت الذي يمكّن ساعات النواة فوق التصالبة الجزيئية للسلوك اليومي.

الدراسة منشورة في مجلة الوقائع الوطنية للعلوم[10] »

مصادر من داخل وخارج النص

[1]  - ”حمض غاما - أمينوبيوتيريكأو يختصر غابا GABA هو الناقل العصبي المثبط الرئيسي في الجهاز العصبي المركزي في الثدييات. إنه يلعب دورًا الرئيسيًا في الحد من استثارة الخلايا العصبية في جميع أنحاء الجهاز العصبي. في البشر، غابا هو أيضًا المسؤول المباشر عن تنظيم العضلات.“ مقتبس من نص ورد على هذا العنوان:

https://ar.wikipedia.org/wiki/حمض_الغاما - أمينوبيوتيريك

[2] - https://ar.wikipedia.org/wiki/فازوبرسين

[3]  - ”نَظْم يوماوي أو نظم ليلي نهاري أو نظم يومي أو تواتر يومي «circadian rhythm» هو أي عملية حيوية تتم وفقاً لتردد معين خلال 24 ساعة، هذا الإيقاع الذي يحدث على مدار 24 ساعة يتم تنظيمه بواسطة الساعة اليومية والتي لوحظت على نطاق واسع في النباتاتوالحيوانات والفطريات والبكتيريا الزرقاء.“ مقتبس من نص ورد على هذا العنوان:

https://ar.wikipedia.org/wiki/نظم_يوماوي

[4] - ”النواة فوق التصالبة «Suprachiasmatic nucleus» واختصارا «SCN» هي منطقة صغيرة من الدماغ في تحت المهاد، تقع مباشرة فوق التصالبة البصرية وهي مسؤولة عن التحكم في النظم اليوماوي. تنظِّم الوظائف العصبونية والهرمونية التي تولدها النواة فوق التصالبة العديد من وظائف الجسد في دورة مدتها 24 ساعة، وذلك باستخدام حوالي 20 ألف عصبون“ مقتبس من نص ورد على هذا العنوان:

https://ar.wikipedia.org/wiki/نواة_فوق_التصالبة

[5] - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK11166/

[6] - https://ar.wikipedia.org/wiki/حويصلة_مشبكية

[7]  - ”تصوير الكالسيوم هي تقنية علمية تستخدم عادة في الأبحاث العلمية، وهي تظهر تركيز أيونات الكالسيوم. وتعتمد التقنية على جزيئات تعرف باسم“ مؤشرات الكالسيوم ”، والتي تغير خواصها الطيفية عند ارتباط أيونات الكالسيوم بها. هنالك نوعان أساسيان من مؤشرات الكالسيوم: مؤشرات كيميائية ومؤشرات مشفرة وراثيًا «GECI»“ مقتبس من نص ورد على هذا العنوان:

https://ar.wikipedia.org/wiki/تصوير_الكالسيوم

[8] - ”في البيولوجيا الجزيئية وفي الفيسلوجيا، هناك شيء يسمى GABAergic إذا كان يتعلق بالناقل العصبي غابا GABA أو يؤثر عليه. على سبيل المثال، المشبك هو GABAergic إذا كان يستخدم غابا كناقل عصب، وخلايا GABAergic العصبية تنتج غابا. المادة تكون GABAergic إذا كانت تنتج آثارها من خلال التفاعلات مع نظام GABA، مثل تحفيز أو منع النقل العصبي.“ ترجمناه من نص ورد على هذا العنوان:

https://en.wikipedia.org/wiki/GABAergic

[9] - https://ar.wikipedia.org/wiki/الكالسيوم_في_علم_الأحياء

[10]  - https://www.pnas.org/content/118/6/e2010168118

المصدر الرئيس

https://www.kanazawa-u.ac.jp/latest-research/92025