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

يوضح بحث جديد أن الحبل الشوكي يمكنه أن يتعلم ويتذكر الحركات بشكل مستقل، مما يتحدى وجهات النظر التقليدية حول دوره ويحتمل أن يعزز استراتيجيات إعادة التأهيل لمرضى إصابات العمود الفقري.

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

غالبًا ما يوصف الحبل الشوكي بأنه مجرد قناة لنقل الإشارات بين الدماغ والجسم. ومع ذلك، يمكن للحبل الشوكي أن يتعلم ويتذكر الحركات من تلقاء نفسه.

قام فريق من الباحثين في مركز أبحاث الإلكترونيات العصبية في فلاندرز (NERF) ومقره لوفين بتفصيل كيف تمكن مجموعتان عصبيتان مختلفتان الحبل الشوكي من التكيف وتذكر السلوك المكتسب بطريقة مستقلة تمامًا عن الدماغ. هذه النتائج الرائعة، نشرت في المجلة علوم، تسليط ضوء جديد على كيفية مساهمة الدوائر الشوكية في السيطرة على الحركة وأتمتتها. يمكن أن تكون هذه الأفكار ذات صلة بإعادة تأهيل الأشخاص الذين يعانون من إصابات في العمود الفقري.

اللدونة المحيرة للحبل الشوكي

يقوم الحبل الشوكي بتعديل أفعالنا وحركاتنا وضبطها من خلال دمج مصادر مختلفة للمعلومات الحسية، ويمكنه القيام بذلك دون مدخلات من الدماغ. علاوة على ذلك، يمكن للخلايا العصبية الموجودة في النخاع الشوكي أن تتعلم كيفية ضبط المهام المختلفة بشكل مستقل، في ظل الممارسة المتكررة الكافية. 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. يدرس فريقها في فلاندرز لأبحاث الإلكترونيات العصبية (NERF، وهو معهد أبحاث مدعوم من imec وKU Leuven وVIB) كيفية تعافي الحبل الشوكي من الإصابات من خلال استكشاف كيفية توصيل الوصلات العصبية، وكيف تعمل وتتغير عندما نتعلم. حركات جديدة.

يقول البروفيسور تاكيوكا: “على الرغم من أن لدينا أدلة على “التعلم” داخل الحبل الشوكي من التجارب التي يعود تاريخها إلى بداية القرن العشرين، إلا أن السؤال حول أي الخلايا العصبية المعنية وكيف تشفر تجربة التعلم هذه ظل دون إجابة”. .

ويكمن جزء من المشكلة في صعوبة القياس المباشر لنشاط الخلايا العصبية الفردية في الحبل الشوكي في الحيوانات غير المهدئة ولكنها مستيقظة ومتحركة. استفاد فريق تاكيوكا من نموذج تقوم فيه الحيوانات بتدريب حركات معينة في غضون دقائق. ومن خلال القيام بذلك، كشف الفريق عن آلية خاصة بنوع الخلية لتعلم الحبل الشوكي.

نوعان محددان من الخلايا العصبية

وللتحقق من كيفية تعلم الحبل الشوكي، قام باحث الدكتوراه سيمون لافود وزملاؤه في مختبر تاكيوكا ببناء إعداد تجريبي لقياس التغيرات في الحركة لدى الفئران، مستوحى من الأساليب المستخدمة في دراسات الحشرات. “قمنا بتقييم مساهمة ستة مجموعات عصبية مختلفة وحددنا مجموعتين من الخلايا العصبية، واحدة ظهرية وواحدة بطنية، التي تتوسط التعلم الحركي.”

يوضح لافود: “تتناوب هاتان المجموعتان من الخلايا العصبية”. “تساعد الخلايا العصبية الظهرية النخاع الشوكي على تعلم حركة جديدة، بينما تساعده الخلايا العصبية البطنية على التذكر وأداء الحركة لاحقًا.”

“يمكنك مقارنتها بسباق التتابع داخل الحبل الشوكي. تعمل الخلايا العصبية الظهرية مثل العداء الأول، حيث تمرر المعلومات الحسية المهمة للتعلم. بعد ذلك، تأخذ الخلايا البطنية العصا، مما يضمن تذكر الحركة المستفادة وتنفيذها بسلاسة.

التعلم والذاكرة خارج الدماغ

النتائج التفصيلية نشرت في علوميوضح أن نشاط الخلايا العصبية في النخاع الشوكي يشبه أنواعًا كلاسيكية مختلفة من التعلم والذاكرة. سيكون الكشف عن آليات التعلم هذه أمرًا بالغ الأهمية، لأنها من المحتمل أن تساهم في طرق مختلفة نتعلم بها ونجعل الحركة آلية، وقد تكون أيضًا ذات صلة في سياق إعادة التأهيل، كما تقول البروفيسورة آيا تاكيوكا: “الدوائر التي وصفناها يمكن أن توفر الوسائل لكي يساهم الحبل الشوكي في تعلم الحركة والذاكرة الحركية طويلة المدى، وكلاهما يساعدنا على التحرك، ليس فقط في الصحة الطبيعية ولكن بشكل خاص أثناء التعافي من إصابات الدماغ أو الحبل الشوكي.

المرجع: “فئتان من الخلايا العصبية المثبطة تحكم اكتساب واسترجاع التكيف الحسي الحركي للعمود الفقري” بقلم سيمون لافود، وشارلوت بشارة، وماتيا داندولا، وشو هاو يه، وآية تاكيوكا، 11 أبريل 2024، علوم.
دوى: 10.1126/science.adf6801

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