جمع الباحثون بين بروتوكول مختبري لتعليم الخلايا النشطة وأساليب تحليل رياضي وحاسوبي لتتبع الخلايا العصبية والشبكات مع مرور الوقت. أُجريت التجارب على نماذج فأرية ونُشرت في دورية PLOS Biology، وشارك فيها متعاونون من ثلاث دول. تطوّعت فرق من جامعة ميشيغان لتطوير المسارات الحسابية والرياضية، بينما طورت فرق في اليابان وسويسرا الأدوات التجريبية اللازمة.
اعتمدت المجموعة اليابانية بقيادة Hiroki Ueda في معهد RIKEN على تصوير بطبقة ضوئية (light-sheet microscopy) للحصول على صور ثلاثية الأبعاد لأدمغة الفئران، كما استخدم الفريق تعليمًا جينيًا جعل الخلايا العصبية النشطة تتوهّج، ما مكّن من رؤية توقيت ومكان النشاط بدقة خلوية.
أظهر التحليل نمطًا ثابتًا من إعادة تنظيم النشاط خلال الدورة اليومية: عند استيقاظ الفئران يبدأ النشاط في الطبقات الأعمق أو المناطق تحت القشرية، ومع تقدم اليوم أو الليل يتحرك نحو قشرة الدماغ السطحية. يرى الباحثون أن هذا يعكس إعادة تنظيم للشبكات التي تتحكم في نشاط الدماغ في أوقات مختلفة.
على المستوى التطبيقي، يأمل المؤلفون في تطوير "بصمات" تشير إلى حالات التعب لتقييم الجاهزية لمهام عالية المخاطر مثل الطيران أو الجراحة. رغم أن تقنيات التصوير الحالية لا تناسب البشر مباشرة، يؤكد الفريق أن المناهج الحسابية قابلة للتعميم ويمكن تكييفها مع بيانات بشرية أخشن مثل EEG أو PET أو MRI، كما يمكن استخدامها مع نماذج حيوانية لدراسة أمراض مثل Alzheimer’s وParkinson’s. أُهديت الدراسة إلى Steven Brown، وحصل العمل على تمويل جهات بحثية دولية.
كلمات صعبة
- بروتوكول — خطوات منظمة لإجراء تجارب مختبرية
- تتبع — متابعة تغير شيء عبر الزمن
- تصوير بطبقة ضوئية — طريقة تصوير تستخدم طبقة ضوء لصور ثلاثية الأبعاد
- توهّج — إصدار ضوء أو لمعان من خلية أو مادةتتوهّج
- إعادة تنظيم — تغيير ترتيب أجزاء نظام لكي تعمل بشكل مختلف
- بصمة — علامة مميزة تدل على حالة أو وضع بيولوجيبصمات
- جاهزية — مدى استعداد شخص لأداء مهمة عالية الخطورةالجاهزية
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- ما فوائد وحدود استخدام بيانات بشرية أخشن مثل EEG بدلاً من تصوير بطبقة ضوئية؟
- كيف يمكن أن تساعد "بصمات" التعب في تحسين السلامة في مهن مثل الطيران أو الجراحة؟
- ما التحديات التي قد تواجه الباحثين عند تعميم المناهج من نماذج فأرية إلى البشر؟
