اكتشف الباحثون أربع طبقات متميزة ومتغيرة من أنواع الخلايا العصبية داخل منطقة الحصين CA1، وهي منطقة مركزية للذاكرة والملاحة والعاطفة.

باستخدام دقة عالية الحمض النووي الريبي ومن خلال التصوير، قاموا بإنشاء خريطة خلوية واضحة بشكل ملحوظ تكشف عن نظام هيكلي مخفي تم تجاهله سابقًا. تساعد هذه “الخطوط” ذات الطبقات من الخلايا العصبية المتخصصة في تفسير سبب دعم أجزاء مختلفة من CA1 لسلوكيات مختلفة ولماذا تكون خلايا معينة أكثر عرضة للأمراض مثل مرض الزهايمر والصرع.

البنية المخفية في مركز الذاكرة في الدماغ

باحثون في معهد مارك وماري ستيفنز للتصوير العصبي والمعلوماتية (Stevens INI) في كلية كيك للطب في جامعة جنوب كاليفورنيا حددوا نمطًا غير معروف سابقًا من التنظيم في واحدة من أهم مناطق الدماغ للتعلم والذاكرة.

الدراسة التي نشرت اليوم (3 ديسمبر) في اتصالات الطبيعةيكشف أن منطقة CA1 في قرن آمون الفأر، وهي بنية حيوية لتكوين الذاكرة، والملاحة المكانية، والعواطف، تحتوي على أربع طبقات متميزة من أنواع الخلايا المتخصصة. يغير هذا الاكتشاف فهمنا لكيفية معالجة المعلومات في الدماغ ويمكن أن يفسر سبب كون بعض الخلايا أكثر عرضة لأمراض مثل مرض الزهايمر والصرع.

قال مايكل إس بينكوفسكي، دكتوراه، مؤلف رئيسي للدراسة وأستاذ مساعد في علم وظائف الأعضاء وعلم الأعصاب والهندسة الطبية الحيوية: “لقد اشتبه الباحثون منذ فترة طويلة في أن أجزاء مختلفة من منطقة CA1 في الحصين تتعامل مع جوانب مختلفة من التعلم والذاكرة، لكن لم يكن من الواضح كيف تم ترتيب الخلايا الأساسية”.

“تُظهر دراستنا أن الخلايا العصبية CA1 منظمة في أربعة نطاقات رفيعة ومتواصلة، يمثل كل منها نوعًا مختلفًا من الخلايا العصبية يحدده توقيع جزيئي فريد. هذه الطبقات ليست ثابتة في مكانها؛ بدلاً من ذلك، فإنها تتحرك بمهارة وتتغير في السُمك على طول الحصين. ويعني هذا النمط المتغير أن كل جزء من CA1 يحتوي على مزيج خاص به من أنواع الخلايا العصبية، مما يساعد في تفسير سبب دعم المناطق المختلفة لسلوكيات مختلفة. وقد يوضح هذا أيضًا سبب كون بعض الخلايا العصبية CA1 أكثر عرضة للخطر في حالات مثل مرض الزهايمر. المرض والصرع: إذا كان المرض يستهدف نوع خلية من طبقة واحدة، فإن التأثيرات ستختلف اعتمادًا على المكان الذي تكون فيه تلك الطبقة أكثر بروزًا في CA1.

رسم خرائط لأنواع الخلايا العصبية باستخدام تصوير الحمض النووي الريبي عالي الدقة

وللكشف عن هذا التنظيم الخفي، استخدم العلماء تقنية وسم الحمض النووي الريبوزي (RNA) تسمى RNAscope مع الفحص المجهري عالي الدقة. سمح لهم هذا المزيج برؤية جزيئات فردية من نشاط الجينات داخل خلايا CA1 الفأرية والتمييز بين أنواع الخلايا العصبية المختلفة بناءً على توقيعاتها الجينية. وفي إجمالي 58065 خلية هرمية CA1، حددوا أكثر من 330000 جزيء RNA، وهي الرسائل الجينية التي تشير إلى متى وأين تنشط الجينات. ومن خلال تتبع هذه الأنماط عبر الأنسجة، أنتج الفريق خريطة تفصيلية تحدد الحدود بين أنواع الخلايا العصبية المختلفة في جميع أنحاء منطقة CA1 في الحصين.

وأظهر التحليل أن CA1 ليس خليطًا فضفاضًا من الخلايا، ولكنه يتكون بدلاً من ذلك من أربع طبقات متواصلة من الخلايا العصبية، كل منها محددة بمجموعتها الخاصة من الجينات النشطة. عند النظر إليها بثلاثة أبعاد، تشكل الطبقات صفائح ممتدة تختلف قليلًا في سمكها وبنيتها، لأنها تمتد على طول الحصين. يساعد هذا الترتيب الواضح ذو النطاقات على التوفيق بين الدراسات السابقة التي أشارت إلى أن CA1 تم تنظيمه بشكل أشبه بمزيج تدريجي أو فسيفساء من أنواع الخلايا.

“خطوط” الخلايا العصبية تكشف عن بنية الدماغ المخفية

وقال ماريكارمن باتشيكانو، باحث الدكتوراه في معهد ستيفنز INI: “عندما تصورنا أنماط الحمض النووي الريبوزي الجيني بدقة الخلية الواحدة، تمكنا من رؤية خطوط واضحة، مثل الطبقات الجيولوجية في الصخور، يمثل كل منها نوعًا مميزًا من الخلايا العصبية”. مركز Connectomics التكاملية والمؤلف الأول المشارك لهذه الورقة. “إن الأمر يشبه رفع الحجاب عن البنية الداخلية للدماغ. قد تفسر هذه الطبقات المخفية الاختلافات في كيفية دعم دوائر الحصين للتعلم والذاكرة.”

يعد الحصين أحد مناطق الدماغ الأولى التي تتدهور في مرض الزهايمر ويشارك أيضًا في الصرع والاكتئاب والعديد من الحالات العصبية والنفسية الأخرى. من خلال إظهار أن CA1 مرتب في أربع طبقات محددة، يقدم العمل الجديد دليلًا لتحديد أنواع الخلايا العصبية الأكثر عرضة للخطر في كل اضطراب.

ربط هيكل CA1 الطبقات بأمراض الدماغ

قال آرثر توجا، مدير معهد ستيفنز INI ورئيس غادة إيراني في علم الأعصاب في كلية كيك للطب بجامعة جنوب كاليفورنيا: “إن مثل هذه الاكتشافات تجسد كيف يمكن للتصوير الحديث وعلوم البيانات أن تغير نظرتنا إلى تشريح الدماغ”. “يعتمد هذا العمل على تقليد معهد ستيفنز INI الطويل المتمثل في رسم خرائط للدماغ على كل نطاق، بدءًا من الجزيئات وحتى الشبكات بأكملها، وسيستفيد منه كل من علم الأعصاب الأساسي والدراسات الانتقالية التي تستهدف الذاكرة والإدراك.”

أطلس الحصين ثلاثي الأبعاد لمجتمع البحث

قام الباحثون بتجميع النتائج التي توصلوا إليها في أطلس من نوع الخلايا CA1 بناءً على بيانات من أطلس التعبير الجيني الحصين (HGEA). هذا المورد متاح مجانًا للعلماء في جميع أنحاء العالم. يتضمن تصورات تفاعلية ثلاثية الأبعاد يمكن الوصول إليها من خلال تطبيق الواقع المعزز Schol-AR، الذي تم تطويره في معهد ستيفنز INI، والذي يسمح للمستخدمين باستكشاف بنية الحصين ذات الطبقات بتفاصيل دقيقة.

نظرًا لأن نمط الطبقات الذي شوهد في الفئران يشبه ما لوحظ في أدمغة الرئيسيات والبشر، بما في ذلك التغيرات المماثلة في سمك CA1، يعتقد الفريق أن هذا التنظيم قد يكون شائعًا في العديد من الثدييات. صِنف. وعلى الرغم من أن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتأكيد نفس البنية لدى البشر، فإن هذا الاكتشاف يوفر نقطة انطلاق قوية للبحث المقارن والانتقالي حول كيفية دعم بنية الحصين للذاكرة والوظائف العقلية الأخرى.

وقال بينكوفسكي: “إن فهم كيفية ارتباط هذه الطبقات بالسلوك هو الحدود التالية”. “لدينا الآن إطار لدراسة كيفية مساهمة طبقات عصبية معينة في وظائف مختلفة مثل الذاكرة والملاحة والعاطفة، وكيف يمكن أن يؤدي تعطيلها إلى المرض.”

المرجع: “التنظيم الصفائحي لأنواع الخلايا العصبية الهرمية يحدد مناطق فرعية فرعية مميزة للحصين CA1” 3 ديسمبر 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-025-66613-ذ

بالإضافة إلى بينكوفسكي وباشيكانو، يشمل المؤلفون الآخرون للدراسة شري ميهتا، وأنجيلا هورتادو، وتايلر أرد، وجيم ستانيس، وبايلا بريننجستال.

تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة/ المعهد الوطني للشيخوخة (K01AG066847، R36AG087310-01، ملحق P30-AG066530-03S1)، مؤسسة العلوم الوطنية (منحة 2121164)، وتمويل من مركز جامعة جنوب كاليفورنيا لطول العمر العصبي. تم دعم البيانات البحثية الواردة في هذا المنشور من قبل مكتب مدير المعاهد الوطنية للصحة تحت رقم الجائزة S10OD032285.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.