نتائج ملحوظة – يكشف بحث جديد أن الحبل الشوكي يمكنه التعلم والحفظ

يكشف بحث جديد أن الخلايا العصبية في النخاع الشوكي لديها القدرة على التعلم والاحتفاظ بالمعلومات بشكل مستقل عن الدماغ.

يوصف الحبل الشوكي فقط بأنه طريق لنقل الإشارات بين الدماغ والجسم. ومع ذلك، يمكن للحبل الشوكي أن يتعلم ويتذكر حركاته الخاصة.

يصف فريق من الباحثين من مركز فلاندرز لأبحاث الإلكترونيات العصبية (NERF) ومقره لوفين كيف يمكّن الحبل الشوكي مجموعتين عصبيتين مختلفتين من تعديل واسترجاع السلوك المكتسب بطريقة مستقلة تمامًا عن الدماغ. وقد نشرت هذه النتائج الرائعة في المجلة علوم، تسليط ضوء جديد على كيفية مساهمة الدوائر الشوكية في التحكم والحركة التلقائية. قد تكون الأفكار ذات صلة بإعادة تأهيل الأشخاص الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي.

اللدونة الشاذة في الحبل الشوكي

يدمج الحبل الشوكي معلومات حسية مختلفة للتكيف وضبط أفعالنا وحركاتنا، ويمكنه القيام بذلك دون مدخلات من الدماغ. علاوة على ذلك، يمكن للخلايا العصبية في الحبل الشوكي أن تتعلم أداء مهام مختلفة بشكل مستقل، مع توفير التدريب المتكرر الكافي. ومع ذلك، فإن كيفية تحقيق الحبل الشوكي لهذه اللدونة الرائعة قد حيرت علماء الأعصاب لعقود من الزمن.

أحد هؤلاء علماء الأعصاب هو البروفيسور آيا تاكيوكا. تدرس مجموعته في فلاندرز لبحوث الإلكترونيات العصبية (معهد أبحاث مدعوم من NERF وIMEC وKU Leuven وVIB) كيفية تعافي الحبل الشوكي من الإصابات من خلال فحص كيفية ارتباط الوصلات العصبية، وكيفية عملها وتغيرها عندما نتعلم. حركات جديدة.

يقول البروفيسور تاكيوكا: “على الرغم من أننا حصلنا على دليل على “التعلم” في الحبل الشوكي منذ بداية القرن العشرين، إلا أن السؤال حول أي الخلايا العصبية المعنية وكيف تقوم بتشفير تجربة التعلم هذه لا يزال دون إجابة”. .

ويكمن جزء من المشكلة في صعوبة القياس المباشر لنشاط الخلايا العصبية الفردية في الحبل الشوكي، والتي ليست فاقدةً للوعي ولكنها مستيقظة ومتحركة. استخدم فريق تاكيوكا نموذجًا يقوم بتدريب الحيوانات على أداء حركات محددة في غضون دقائق. ومن خلال القيام بذلك، اكتشف الفريق آلية خاصة بنوع الخلية لتعلم الحبل الشوكي.

نوعان محددان من الخلايا العصبية

ولاختبار كيفية تعلم الحبل الشوكي، قام سيمون لافات، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر دوكتوجا، وزملاؤه، مستوحاة من الأساليب المستخدمة في دراسات الحشرات، بتطوير نظام تجريبي لقياس التغيرات في حركة الفئران. “قمنا بتقييم مساهمة ستة مجموعات عصبية مختلفة وحددنا مجموعتين من الخلايا العصبية التي تتوسط التعلم الحركي، واحدة ظهرية وأخرى بطنية.”

يوضح لافات: “هاتان المجموعتان من الخلايا العصبية تتناوبان”. “تساعد الخلايا العصبية الظهرية الحبل الشوكي على تعلم حركة جديدة، بينما تساعد الخلايا العصبية البطنية على تذكرها وأداء الحركة لاحقًا.”

“يمكنك مقارنتها بسباق التتابع داخل الحبل الشوكي. تعمل الخلايا العصبية الظهرية كعداء أول، حيث ترسل معلومات حسية مهمة للتعلم. بعد ذلك، تتولى الخلايا البطنية المسؤولية، مما يضمن تذكر الحركة المكتسبة وتنفيذها بسلاسة.

التعلم والذاكرة خارج الدماغ

النتائج التفصيلية، نشرت علوماشرح كيف يشبه النشاط العصبي في الحبل الشوكي الأنواع الكلاسيكية المختلفة من التعلم والذاكرة. سيكون الكشف عن آليات التعلم هذه أمرًا مهمًا للغاية لأنها قد تساهم بطرق مختلفة في كيفية تعلمنا وأتمتة الحركة، وقد تكون أيضًا ذات صلة بسياق إعادة التأهيل، كما يقول البروفيسور آيا تاكيوكا: “الدوائر التي وصفناها قد توفر آليات. تساهم الحركة في التعلم والذاكرة الحركية طويلة المدى، وكلاهما أمر طبيعي ليس فقط من الناحية الصحية، ولكن أيضًا في الحركة، خاصة عند التعافي من إصابات الدماغ أو النخاع الشوكي.

المرجع: سيمون لافات، شارلوت بيشارا، ماتيا داندولا، شو هاو يي وآيا تاكيوكا، 11 أبريل 2024، “فئتان من الخلايا العصبية المثبطة تتحكم في اكتساب واسترجاع التكيف الحسي الحركي للعمود الفقري” علوم.
دوى: 10.1126/science.adf6801

تم دعم البحث (الفريق) من قبل مؤسسة الأبحاث فلاندرز (FWO)، وماري سكوتوسكا كوري أكشنز (MSCA)، وزمالة الدكتوراه في تايوان-KU لوفين (P1040) ومؤسسة أبحاث النخاع الشوكي Wings for Life.