تشكل تضاريس الدماغ 1

قد بدأت الأبحاث الجديدة بالكشف عن بعض الآليات المسؤولة

عن تشكل تلافيف الدماغ ــ ويمكن لنتائج هذه الأبحاث أن تساعدنا على

تشخيص وعلاج اضطرابات التوحد والفصام وغيرها من الأمراض العقلية.

مفاهيم مفتاحية

القشرة الدماغية هي البنية التي تمنح الدماغ تعرجاته الخارجية وتشارك في عمليات المعالجة لإدراكاتنا وأفكارنا وانفعالاتنا وأفعالنا على المستويات العليا.

عملية التطوّي المعقدة تسمح للقشرة الدماغية المتمددة بالاستقرار في الجمجمة والتكيف مع المكان داخلها.

لقد بينت الاكتشافات الحديثة أن التوتر الميكانيكي بين النورونات هو المسؤول عن تشكل تضاريس القشرة الدماغية بهضابها ووديانها.

يختلف المظهر الخارجي للقشرة الدماغية عند الأصحّاء عنه لدى المصابين باضطرابات دماغية نشأت خلال مراحل التطور، كالتوحد مثلا. تشير هذه الاختلافات في الشكل إلى أن الاتصالات بين مناطق الدماغ المختلفة عند هؤلاء المرضى تنحرف هي الأخرى عن مسارها الطبيعي..

محرّرو ساينتفيك أمريكان

إن أول ما يلفت انتباه المرء عندما ينظر إلى الدماغ البشري هو شكله الخارجي المكوّن من هضاب ووديان تثير الاستغراب. وهذه التلافيف تنشأ عن القشرة الدماغية التي تُعرف أحيانا بالمادة السنجابية(1)، وهي عبارة عن غلاف سمكه اثنان إلى أربعة مليمترات ويتكون من نسيج هلامي لزج مكتظ بالنورونات، ويُشكل الوسط الذي تتم فيه إدراكاتنا وأفكارنا وانفعالاتنا وأفعالنا. والثدييات الأخرى ذات الأدمغة الكبيرة، مثل الحيتان والكلاب وأشباهنا من القردة العليا، لها قشرة دماغية مجعدة أيضا، ولكن لكل منها نسقه أو طرازه المميز من التلافيف. أما الثدييات والفقاريات الأخرى ذات الأدمغة الصغيرة فأدمغتها ملساء نسبيا. لقد ترافقت مسيرة التطور والارتقاء بتغيرات غير متكافئة في مساحة القشرة الدماغية وحجم الجمجمة، فالقشرة الدماغية البشرية إذا انبسطت أصبحت تعادل مساحة بيتزا من الحجم الكبير وتساوي أكثر من ثلاثة أضعاف مساحة السطح الداخلي للجمجمة، ومن غير آلية التطوّي folding لما تمكنت القشرة الدماغية عند الإنسان وباقي الكائنات الحية الذكية من أن تستقر في الجمجمة وتتكيف مع المكان داخلها.

ولم تتم عملية التطوّي المذكورة بطريقة عشوائية، كما يحدث لقصاصة من الورق عند تجعيدها، فتعرجات القشـرة الدماغيــــــــــة تُظهر نســــــقا ثابتا لا يختلف من شخص إلى آخر. إلاّ أن هناك سؤالا ما زال يبحث عن إجابة: كيف وأين ظهر التطوّي في القشرة الدماغية للمرة الأولى؟ وهل للترتيب الطبقي الذي تمخض عن عملية التطوّي أهمية ما بالنسبة إلى وظيفة الدماغ؟ وما هي تلك الأهمية؟ تشير الأبحاث الجديدة إلى أن شبكات الألياف العصبية تمارس أثناء النمو قوة فيزيائية ساحبة على القشرة الدماغية القابلة للطي إلى أن تتخذ شكلها المجعد وتبقى في مكانها مدى الحياة، كما تشير هذه الأبحاث إلى أن الاضطرابات التي تطرأ على هذه الشبكات، أثناء النمو أو بعد انتهاء عمليته وسواء كان سببها سكتة دماغية أو أذيّة أخرى، يمكن أن يترتب عليها عواقب عميقة الأثر وبعيدة المدى على شكل الدماغ وعلى التواصل النوروني(2) على حد سواء. وعليه، فإن أهمية هذه الاكتشافات تنبع، إذن، من أنها قد تساعدنا على تطوير استراتيجيات تشخيصية وعلاجية جديدة يمكن أن تعود بالفائدة على المصابين ببعض الاضطرابات العقلية.

قوى داخلية(**)

لقد بقي العلماء لقرون طويلة منشغلين بالتفكير في شكل الدماغ المثير للاستغراب، ففي أوائل القـــرن التاسع عشر، جــــاء الطبيـــب الألمــــانـــــي بنظرية تقول إن المظهر الخارجي للدماغ وشكل الجمجمة يدلان دلالة كبيرة على ذكاء الفرد وبناء شخصيته، وقد أطلق على هذه النظرية فيما بعد مصطلح فِراسة الدماغ phrenology ثم ذاع صيتها، مع أنها لم تكن مثبتة علميا، وازداد الاهتمام بها لدرجة أن جماجم وأدمغة المجرمين والعباقرة والمصابين بأمراض تنكسية كانت تُجمع و تحفظ من أجل الدراسة. كما أن عالم التشريح السويسري طلع علينا في الجزء الأخير من القرن التاسع عشر بفرضية مفادها أن نمو الدماغ يتم كسلسلة متعاقبة لأحداث تخضع لقوانين الفيزياء. ثم أتى [البريطاني ذو الثقافة الموسوعية] فأسس على تصور <هيس> مبيّنا أن عددا كبيرا من الكينونات، الجامدة والحية على حد سواء، يتشكل مظهرها الخارجي وفقا لنظام فيزيائي مُسيّر لذاته.

وعلى الرغم من الاهتمام البالغ الذي حظيت به هذه الافتراضات الباكرة والزوبعة التي أُثيرت حولها، فإنها سرعان ما أصبحت في طي النسيان مخلفة وراءها إجماعا على أن «فراسة الدماغ» ليست أكثر من علم زائف. أما «الطريقة البيوميكانيكية» في فهم آلية تشكل بنية الدماغ، فقد أزاحتها النظريات الجينية الحديثة فيما بعد. إلاّ أن نتائج الدراسات التي تعتمد تقنيات تصوير الدماغ الجديدة المدعومة بتحليلات حاسوبية معقدة، أخذت في الآونة الأخيرة تُبدي بعض الملاحظات الداعمة لعدد من الأفكار المحورية التي قامت عليها نظريات القرن التاسع عشر السالفة الذكر.

ويشير عدد من الأبحاث التي أُجريت منذ عام 1997 فصاعدا إلى أن الاتجاه العام للأفكار التي طرحها كلّ من <هيس> و <طومسون>، والتي تتعلق بدور القوى الفيزيائية في تشكل البنى البيولوجية، كان صحيحا. ومن بين هذه الدراسات، دراسة للبيولوجي العصبي [الذي يعمل باحثا بجامعة واشنطن في سانت لويس] كان نشرها في مجلة نيتشر Nature واقترح فيها فرضية فحواها، أن الألياف العصبية التي تربط المناطق المختلفة للقشرة الدماغية معا وتجعلها قادرة على التواصل، تُنْتِج قوى توترية خفيفة تمارس قوة ساحبة على هذا النسيج الهلامي. ففي الجنين البشري، تكون القشرة الدماغية في بداية تشكلها ملساءَ، وتبقى هكذا عادة طوال الأشهر الستة الأولى من تطورها. وخلال هذه الفترة الزمنية، ترسل النورونات الوليدة أليافها المغزلية (محاويرها) لتتشابك مع الأجزاء المخصصة لاستقبالها (التغصنات) والواقعة على غشاء النورونات المُستَهدَفة المستقرة في مناطق أخرى من قشرة الدماغ. وبهذه الآلية تتم عملية التشابك بين المحاوير والتغصنات. وعندما تأخذ رقعة القشرة الدماغية بالاتساع، فإن المحاوير تتمدد معها كالشرائط المطاطية فتصبح أكثر طولا ورِقَّةً. وفي أواخر التريمستر (الثلاثة أشهر) الثاني للحمل تبدأ القشرة الدماغية بالتطوّي Folding، في حين تكون النورونات ما زالت تتولد وتهاجر وتتشابك. وبحلول وقت الولادة، تكون القشرة الدماغية قد اكتمل نموها تقريبا واتخذت شكلها المجعد الذي يميزها.

لقد حاول أن يبرهن على أن أي منطقتين مرتبطتين معا ارتباطا قويا في مرحلة التطور، أي متصلتين بواسطة محاوير عديدة، تتجاذبان بفعل التوتر الميكانيكي الناشئ على امتداد المحاوير المتشابكة، فتتقاربان أكثر وتسببان انتفاخا إلى الخارج (تلفيفا) فيما بينهما. وعلى النقيض من ذلك، فإن أي منطقتين متصلتين اتصالا ضعيفا معا تتنافران، فتتباعدا وتصبحا منفصلتين بوادٍ أو ثلم.

وبفضل التقنيات الحديثة المتخصصة باقتفاء السبل العصبية، أصبحنا اليوم قادرين على اختبار الفرضية التي تقول إن منظومة التواصل في القشرة الدماغية تسهم أيضا في عملية تشكيل الدماغ، وذلك وفق معادلة ميكانيكية بسيطة فحواها أنه إذا مارس كل محوار قوة شد ضعيفة، فمن المفترض أن تكون محصلة قوة الشد لمجموع المحاوير، والتي تربط مناطق الدماغ المختلفة معا بشكل متين، كافية لتحديد المسارات التي تسلكها. وهناك اليوم وسيلة تعرف باسم اقتفاء الأثر بالطريق الراجع retrograde tracing، والتي تُحقن فيها مادة مُلوِّنة في منطقة صغيرة من القشرة الدماغية فيتم امتصاصها من الجزء الانتهائي للمحاوير، ثم تنتقل عبرها في الاتجاه المعاكس وتصل إلى جسم الخلية الأم، حيث يمكننا عندئذ تحديد المناطق التي ترسل محاوير إلى الموقع الذي تم فيه الحقن. إضافة إلى ذلك، فإن هذه الطريقة يمكن أن تكشف لنا أمرين مهمين: درجة كثافة الارتباطات في منطقة معينة من القشرة الدماغية من جهة، وأشكال مسارات محاويرها من جهة أخرى. لقد أثبتت دراساتنا ــ التي أجريناها بطريقة «اقتفاء الأثر بالطريق الراجع» على عدد كبير من الارتباطات العصبية عند أحد أنواع القرود الآسيوية، كما كان متوقعا ـــ أن معظم هذه الارتباطات تسلك مسارات مستقيمة أو منحنية انحناءً طفيفا، وأن هذه المسارات تكون أكثر استقامة، كلما كانت تلك الارتباطات أكثر كثافة.

وخير ما يُبرز القدرة التشكيلية للارتباطات العصبية هو الاختلاف بين شكل المناطق اللغوية في نصفي الكرة الدماغية(3)، فشق سيلفيوس (الثلم الخارجي للدماغ) على سبيل المثال ــ الثلم(4) المعروف بأنه يفصل بين منطقتي الكلام الجبهية والخلفية ــ هو أقل عمقا بقليل في جهة الدماغ اليسرى منه في جهته اليمنى، ويعود عدم التناظر بين هذين الشقين، كما يبدو، إلى الخصائص التشريحية لحزمة كبيرة من الألياف العصبية تُعرف بالحزمة القوسية، وهي حزمة تسير حول شق سيلفيوس لتربط بين منطقتي اللغة الجبهية والخلفية. وبناءً على هذه الملاحظة وعلى حقيقة أن نصف الكرة الدماغية الأيسر هو النصف المسؤول عن وظيفة اللغة عند أغلبية الناس، قمنا باقتراح فرضية في مقالة نشرناها عام 2006 مفادها أن الحزمة القوسية في الجهة اليسرى من الدماغ أشد كثافة منها في الجهة اليمنى، ولقد أكد عدد من الدراسات التصويرية للدماغ البشري عدم التناظر هذا في كثافة الألياف العصبية. ويبدو هذا الأمر مقنعا من الناحية النظرية أيضا، حيث يُفترض أن حزمة الألياف الأكبر حجما لها قوة شد أكبر وأن مسارها نتيجة لذلك أكثر استقامة، كما هي الحال في الحزمة القوسية اليسرى مقارنة باليمنى. إلاّ أن هذه الفرضية ما زالت بحاجة إلى الدليل.

تشكل تضاريس الدماغ 1 1000

التطوّي المتعرج يُمكّن القشرة الدماغية الشاسعة المساحة من الاستقرار داخل الجمجمة والتكيف مع المكان داخلها.

[أساسيات]

تطوّي الدماغ(***)

تنشأ تجاعيد الطبقة السطحية للدماغ أو ما يُدعى بالقشرة الدماغية في الجنين وهو في رحم أمه. ترى الدراسات أن القوى الفيزيائية المتولدة من النورونات التي تربط بين مناطق الدماغ المختلفة هي التي تقود عملية التطوّي، كما هو مبين في الصور التمثيلية المبسطة للقشرة الدماغية [الجزء السفلي الأيسر].

تشكل تضاريس الدماغ 1 34-3

أثناء الخمسة والعشرين أسبوعا الأولى من نمو الجنين، تظل القشرة الدماغية ملساء نسبيا، في حين ترسل النورونات الوليدة أليافا (الخطوط الملونة) لكي تترابط بالنورونات الموجودة في مناطق أخرى من الدماغ، فينشأ التشابك النوروني.

تشكل تضاريس الدماغ 1 34-1

مع استمرار القشرة الدماغية في النمو، يزداد التوتر في الألياف (اللون البرتقالي) الرابطة لمناطقها المختلفة فتنشأ قوة ساحبة تجذب هذه المناطق إلى بعضها البعض وتؤدي إلى تشكل انتفاخ أو تلفيف بينها، في حين أن المناطق الضعيفة الترابط (اللون الأخضر) تتباعد مشكلة واديا أو ثلما.
تشكل تضاريس الدماغ 1 34-2

يكتمل الجزء الأعظم من عملية التطوّي بحلول وقت الميلاد.
تشكل تضاريس الدماغ 1 Sa0209Hilg04

ْ

________*التــَّـوْقـْـيـعُ*_________
لا أحد يظن أن العظماء تعساء إلا العظماء أنفسهم. إدوارد ينج: شاعر إنجليزي

» تشكل تضاريس الدماغ 2
» تشكل تضاريس الدماغ 3
» تشكل تضاريس الدماغ 4
» فهم طريقة عمل الدماغ
» في اعماق الدماغ