نشر فريق بحثي دولي بقيادة علماء من كلية الطب بجامعة هارفارد وجامعة برينستون أول رسم تخطيطي كامل لكل اتصال بين الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي لذبابة فاكهة بالغة، مسجلاً بذلك حدثاً تاريخياً في مجال علوم الأعصاب. ظهرت الدراسة الرائدة المعنونة دوائر التحكم الموزعة عبر خريطة اتصال الدماغ والحبل الشوكي في مجلة نيتشر، وتقدم رؤية غير مسبوقة لكيفية ترابط الدماغ والجسم في كائن حي ذي سلوك معقد على المستوى الخلوي.
يمثل هذا الإنجاز سنوات من العمل الدقيق الذي تضمن إنشاء آلاف المقاطع التسلسلية الرقيقة من الجهاز العصبي لذبابة الفاكهة، والتي تم تصويرها بعد ذلك باستخدام المجهر الإلكتروني عالي الدقة. أنتجت العملية ملايين الصور الفردية التي التقطت التفاصيل المعقدة لكل مسار عصبي ونقطة تشابك وربط خلوي عبر الجهاز العصبي المركزي للكائن الحي. ويعد الحجم الهائل لجهود جمع البيانات ومعالجتها أحد أكثر مشاريع رسم الخرائط طموحاً في تاريخ البحث البيولوجي.
لعبت أدوات الذكاء الاصطناعي المتقدمة دوراً حاسماً في تحويل البيانات الخام للمجهر الإلكتروني إلى مورد علمي قابل للاستخدام. استُخدمت خوارزميات الذكاء الاصطناعي لمحاذاة ملايين الصور وتجميعها في خريطة ثلاثية الأبعاد متماسكة لخريطة الاتصال الكاملة. وبدون هذه الأدوات الحاسوبية لكانت مهمة تتبع وفهرسة الشبكة الواسعة من الاتصالات العصبية يدوياً قد استغرقت عقوداً من الزمن.
يتمثل الاكتشاف العلمي الأبرز الذي خرج من خريطة الاتصال في أن السلوك المعقد لدى ذبابة الفاكهة ينشأ من العمل الجماعي العصبي الموزع وليس من وحدة تحكم مركزية واحدة. يتحدى هذا الاكتشاف النماذج التقليدية لعلوم الأعصاب التي افترضت وجود هيكل قيادي هرمي يصدر فيه الدماغ أوامر تتدفق عبر الجهاز العصبي. بدلاً من ذلك تكشف خريطة التوصيلات أن التحكم السلوكي موزع عبر دوائر متعددة مترابطة تتعاون لإنتاج أفعال معقدة.
أتاح فريق البحث خريطة الاتصال الكاملة عبر الإنترنت كمورد مفتوح المصدر، مما يمكّن العلماء حول العالم من استكشاف البنية العصبية لذبابة الفاكهة واستخدامها كأساس لأبحاثهم الخاصة. ومن المتوقع أن يسرّع هذا الالتزام بالعلم المفتوح البحث في تخصصات متعددة من علم الأعصاب الأساسي إلى المجالات التطبيقية كالذكاء الاصطناعي والروبوتات ودراسة الاضطرابات العصبية البشرية.
تمتد آثار هذا العمل إلى ما هو أبعد بكثير من ذبابة الفاكهة نفسها. فقد خدمت ذبابة الدروسوفيلا منذ فترة طويلة ككائن نموذجي في البحث البيولوجي لأن كثيراً من آلياتها العصبية محفوظة عبر الأنواع بما في ذلك البشر. توفر خريطة التوصيلات الكاملة بين الدماغ والجسم إطاراً جديداً للعلماء لدراسة كيفية تعاون الدماغ والجسم في إنتاج أفعال معقدة. ووصف خبراء علوم الأعصاب هذا المنشور بأنه لحظة تحولية للمجال تضاهي في أهميتها إنجاز مشروع الجينوم البشري.
التعليقات