دراسة من ستانفورد: الدماغ البشري عضوان منفصلان

طوال أكثر من قرن وُصف الدماغ بأنه عضو واحد متكامل. لكن دراسة قادها باحثون من كلية الطب في جامعة ستانفورد ترى أن الفهم الأدق هو أنه عضوان: جهاز عصبي بدائي ينظّم ضربات القلب والتنفس، وجهاز ثانٍ يمنحنا اللغة والرياضيات والتأمل في أصلنا. ونُشرت النتائج في دورية Nature Neuroscience في 18 سبتمبر.

خليتان سلفيتان لا واحدة

كان النموذج السائد يقول إن خلية سلفية واحدة في بداية التطور تُنتج الدماغ بأكمله. غير أن طالبَي الدراسات العليا كارولين دندس وريان جوخاي وجدا، عند فحص أجنة الفئران، مجموعتين منفصلتين. الخلايا التي تُعبّر عن جين Otx2 مقدر لها أن تصبح الدماغ الأمامي والمتوسط، أما الخلايا التي تُعبّر عن Gbx2 فمخصصة للدماغ الخلفي. والمجموعتان لا تتقاطعان أبداً، بل تتقاسمان من مرحلة مبكرة جداً من التطور تُعرف باسم التضريس.

وعند فحص الكروماتين، وهو التغليف الذي يحدد الجينات المتاحة للخلية، وجد الفريق أن الأديم الظاهر العصبي الأمامي والخلفي يحملان تشكيلين مختلفين جوهرياً. وهذه الفروق تُثبّت كل خلية سلفية في مصيرها، كمسافرين على خطين متوازيين لا يتلاقيان.

خلايا الدماغ الخلفي في المختبر

النتيجة العملية مهمة. فقد فشلت عقود من محاولات إنماء خلايا الدماغ الخلفي في المختبر لأن الباحثين كانوا يحاولون تحويل خلايا سلفية أمامية إلى خلايا لا يمكنها أن تصيرها أصلاً. وبالخريطة الجديدة، حوّل الفريق خلايا جذعية بشرية وافرة القدرة إلى خلايا عصبية حركية وظيفية في الدماغ الخلفي، تولّد كمونات فعلية وتُنتج بروتينات تدل على القطع التي تتحكم بعضلات الوجه والبلع.

وقال كايل لو، أستاذ البيولوجيا التطورية المشارك والباحث الرئيسي في الدراسة: "أثبتنا للمرة الأولى أن الجزء الأمامي من الدماغ ينشأ من خلية سلفية مختلفة تماماً عن تلك التي ينشأ منها الجزء الخلفي".

لماذا يهم ذلك

يدير الدماغ الخلفي التنفس والنوم وضربات القلب والإحساس بالجوع، وتتدهور خلاياه العصبية الحركية في ضمور العضلات النخاعي (SMA)، وهو سبب وراثي رئيسي لوفاة الأطفال دون سن السنة، وفي التصلب الجانبي الضموري (ALS) الذي يُشخَّص عادة بين سن 40 و70. ولأن أنسجة جذع الدماغ لا يمكن أخذها من مرضى أحياء، تمنح الخلايا المنمّاة في المختبر الباحثين نموذجاً لم يكن متاحاً.

وظهر النمط نفسه ذو الأصلين في الدجاج وسمك الزرد وديدان صغيرة تعيش على قاع المحيط وتشترك في سلف بعيد مع الإنسان؛ أما قناديل البحر التي انفصلت عن سلالتنا قبل 600 إلى 700 مليون سنة فتحمل جهازين عصبيين في طرفين متقابلين من جسمها. وشارك في الدراسة باحثون من معهد كاليفورنيا للتقنية وجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو.