نظرًا لاهتمام علماء الأعصاب بكيفية عمل العقول ، فإنهم يركزون بشكل طبيعي على الخلايا العصبية ، وهي الخلايا التي يمكنها نقل عناصر الإحساس والتفكير إلى بعضها البعض عبر النبضات الكهربائية. لكن ما يستحق الدراسة بنفس القدر هو وجود مادة بينهما - طبقة لزجة على السطح الخارجي لهذه الخلايا العصبية. تعادل تقريبًا الغضروف الموجود في أنوفنا ومفاصلنا ، تتشبث الأشياء مثل شبكة صيد ببعض الخلايا العصبية لدينا ، مستوحاة من اسم شبكات ما حول العصبونات (PNNs). إنها تتكون من سلاسل طويلة من جزيئات السكر مرتبطة بسقالات بروتينية ، وتحافظ على الخلايا العصبية في مكانها ، مما يمنعها من التنبت وتكوين روابط جديدة.
بالنظر إلى هذه القدرة ، يوفر هذا الغلاف العصبي غير المعروف إجابات لبعض الأسئلة المحيرة حول الدماغ: لماذا تمتص أدمغة الشباب المعلومات الجديدة بهذه السهولة؟ لماذا يصعب نسيان الذكريات المخيفة المصاحبة لاضطراب ما بعد الصدمة (PTSD)؟ لماذا يصعب التوقف عن الشرب بعد الاعتماد على الكحول؟ وبحسب بحث جديد من عالم الأعصاب Arkady Khoutorsky وزملاؤه في جامعة McGill ، نعلم الآن أن PNNs تشرح أيضًا سبب تطور الألم واستمراره لفترة طويلة بعد إصابة العصب.
اللدونة العصبية هي قدرة الشبكات العصبية على التغيير استجابة للتجارب في الحياة أو لإصلاح نفسها بعد إصابة الدماغ. تُعرف مثل هذه الفرص للتغيير السهل بالفترات الحرجة عندما تحدث في وقت مبكر من الحياة. ضع في اعتبارك مدى سهولة تعلم الأطفال للغة ، ولكن ما مدى صعوبة تعلم لغة أجنبية كشخص بالغ. بطريقة ما ، هذا ما نريده: بعد تشكيل الشبكات العصبية المعقدة التي تسمح لنا بفهم لغتنا الأم ، من المهم أن يتم إغلاقها ، وبالتالي تظل الشبكات غير مضطربة نسبيًا لبقية حياتنا.
هذا يعني أنه بعد فترة حرجة ، تصبح الشبكات العصبية مقاومة للتغيير ، وتعد شبكات PNN سببًا رئيسيًا لذلك. تتشكل عبر الخلايا العصبية وتثبّت أسلاك الشبكة العصبية في مكانها في نهاية الفترة الحرجة. يحدث هذا غالبًا بين عمر 2 و 8 سنوات ، ولكن تتشكل PNNs أيضًا على الخلايا العصبية في مرحلة البلوغ بالاقتران مع سلوكيات يصعب كسرها ، أو في تكوين ذكريات طويلة المدى. إذا تمكنا من تأخير إغلاق الفترات الحرجة ، أو إعادة فتحها بطريقة ما في وقت لاحق من الحياة ، فسيؤدي ذلك إلى استعادة اللدونة العصبية للشباب ، وتعزيز التعافي من الإصابة ، والتخلص من الاضطرابات العصبية الصعبة التي تقاوم التغيير.
تظهر الأبحاث الحديثة أنه يمكن فعل ذلك بالفعل ، ببساطة عن طريق التلاعب بـ PNNs. على سبيل المثال ، يؤدي إبقاء حيوان في ظلام دامس إلى إبطاء تطور العصبونات العصبية على الخلايا العصبية البصرية ، مما يبقي الفترة الحرجة للدونة العصبية مفتوحةً لتصحيح مشاكل الرؤية لفترة أطول. يمكن أن تؤدي العوامل الكيميائية والتلاعب الجيني أيضًا إلى تدهور PNNs وإعادة فتح الفترات الحرجة ، وقد فعل الباحثون ذلك لجعل الفئران تنسى الذكريات التي تسببت في اضطراب ما بعد الصدمة (في حالتهم ، ذكريات صدمة كهربائية تم إعطاؤها مباشرة بعد سماع نغمة).
من الممكن أيضًا تحفيز نمو PNNs. يحدث هذا عندما يشرب الشخص الكحول بكثرة ، مما يؤدي إلى تكون هذه الشبكات على الخلايا العصبية المسؤولة عن الإدمان. يُعتقد أن الغلاف يحمي الخلايا العصبية من السمية الكيميائية للكحول ، ولكنه أيضًا يقفل عملية التفكير التي تؤدي إلى الرغبة الشديدة في الشرب.
بينما تعلم علماء الأعصاب عن هذه الجوانب من PNNs على مدى العقود القليلة الماضية ، كان تأثير PNNs على الألم المزمن اكتشافًا حديثًا غير متوقع. هذا العمل ، الذي يوسع تأثير الشبكات إلى ما بعد الفترات الحرجة ، لا يحسن فهمنا للعلم الأساسي للألم فحسب ، بل يعطينا أيضًا صورة أفضل عن PNNs نفسها.
يعكس الألم المزمن ، الذي يستمر لفترة طويلة بعد الإصابة ، تغيراً في الدوائر العصبية يصعب التغلب عليه. عندما يؤلم شيء ما ، يتدخل جسمنا كله. تنقل الخلايا العصبية المتخصصة للألم في جميع أنحاء الجسم النبضات العصبية إلى النخاع الشوكي ، حيث يتم نقلها إلى الدماغ. هذا يعني أن الحبل الشوكي يلعب دورًا رئيسيًا في إحساسنا بالألم ؛ في الواقع ، غالبًا ما يعالج الأطباء آلام الولادة عن طريق إعطاء حقنة فوق الجافية ، والتي تتضمن حقن مواد التخدير في المساحة المحيطة بالحبل الشوكي القطني ، مما يمنع النبضات العصبية من الوصول إلى الدماغ.
تخيل الآن أنه بدلاً من كبح النقل العصبي في هذه المرحلة ، فإن إصابة الأعصاب جعلت تلك الخلايا العصبية شديدة الحساسية. حتى اللمسة اللطيفة في المنطقة المصابة قد تتسبب في وابل من النبضات العصبية للانتقال أعلى الحبل الشوكي ، مسجلة على أنها ألم شديد. حددت الأبحاث السابقة العديد من الآليات التي يمكن أن تسبب فرط الحساسية ، ولكن لم يتوقع أحد أن تشارك PNNs.
قبل بضع سنوات ، رأى خوتورسكي ورقة تفيد بأن العصبونات العصبية تغلف بعض الخلايا العصبية الصغيرة في منطقة الدماغ حيث يتم نقل معلومات الألم. تشكل هذه "العصبونات الداخلية المثبطة" مشابكًا عصبية على الخلايا العصبية للألم ، مما يكبح قدرتها على نقل إشارات الألم. تساءل خوتورسكي عما إذا كانت PNNs تفعل شيئًا مشابهًا عند نقطة تتابع الألم الحرجة داخل الحبل الشوكي ، وطلب من طالبة الدراسات العليا شانون تانسلي أن تنظر في الأمر. قال خوتورسكي: "في ذلك الوقت لم يكن هناك شيء معروف".
وجد تانسلي بالفعل أن العصبونات العصبية تغلف بعض الخلايا العصبية في النخاع الشوكي حيث تنقل إشارات الألم إلى الدماغ. تحتوي الخلايا العصبية على محاور طويلة ("الذيل" الذي يرسل إشارات إلى الخلية التالية في الخط) والتي توجه الحبل الشوكي إلى الدماغ. لديهم أيضًا مجموعة من الخلايا العصبية الداخلية المثبطة المرتبطة بها من خلال ثقوب صغيرة في PNN ، ويمكن للخلايا العصبية المثبطة أن تقضي على إطلاق الخلايا العصبية الإسقاطية الطويلة ، مما يؤدي إلى تقليص الإشارة التي تصل إلى الدماغ وتثبيط الإحساس بالألم. اكتشفت تانسلي ، لدهشتها ، أن هذه الخلايا العصبية المثبطة فقط في نقطة ترحيل الحبل الشوكي كانت مغطاة بـ PNNs.
ألهمت هذه النتيجة فريق خوتورسكي لإجراء تجارب على الفئران المختبرية لتحديد ما إذا كانت هذه الشبكات متورطة بطريقة ما في الألم المزمن بعد إصابة الأعصاب الطرفية. قاموا بقطع فروع عصب الساق الخلفية لفأر ، المعروف باسم الوركي ، بينما كان تحت التخدير العام. يحاكي هذا الإصابات الوركية عند الأشخاص ، والتي من المعروف أنها تسبب الألم المستمر. بعد أيام ، قاس فريق خوتورسكي عتبة الألم لدى الفأر باختبارات غير ضارة ، مثل توقيت مدى سرعة ارتداده عن سطح دافئ. كما كان متوقعًا ، رأى الفريق أن عرض الفأر يزيد بشكل حاد من حساسية الألم - لكنهم لاحظوا أيضًا أن الخلايا العصبية الوراثية حول الخلايا العصبية المسقطة قد تلاشت. مثلما تؤثر تغييرات الدماغ خلال الفترات الحرجة على PNNs ، فإن التغييرات المفاجئة بعد إصابة العصب في الفأر قد عدلت PNNs في دائرة ألم الحبل الشوكي.
اكتشف الفريق بعد ذلك سبب تدمير الشباك: الخلايا الدبقية الدبقية والدماغ والحبل الشوكي التي تبدأ الإصلاحات بعد المرض والإصابة. لاختبار العلاقة بين الخلايا الدبقية الصغيرة والألم ، لجأ الفريق إلى الفئران التي لا تمتلك خلايا دبقية صغيرة تقريبًا (أصبح ذلك ممكنًا بفضل الهندسة الوراثية) وأجرى نفس العملية. في هذه الفئران ، ظلت PNNs سليمة بعد جراحة العصب الوركي ، وبشكل ملحوظ ، لم تصبح الفئران شديدة الحساسية للمنبهات المؤلمة. لتأكيد الاتصال ، استخدم الفريق وسائل مختلفة لإذابة الشباك ، مما أدى إلى زيادة حساسية الفئران للألم.
أثبت هذا أن PNNs كانت تقوم بشكل مباشر بقمع حساسية الألم. من خلال قياس الإرسال التشابكي باستخدام الأقطاب الكهربائية ، اكتشف فريق خوتورسكي كيف يعمل. تسبب تدهور PNNs في تفاعل متسلسل أدى إلى زيادة الإشارات من الخلايا العصبية الإسقاطية التي ترسل إشارات الألم إلى الدماغ: عندما استجابت الخلايا الدبقية الصغيرة لإصابة العصب ، أدى ذلك إلى إضعاف تأثير الخلايا العصبية المثبطة التي عادةً ما تثبط إطلاق النبضات. الخلايا العصبية الإسقاط الدماغ. كان فقدان مكابحها الكابحة يعني إطلاقًا عصبيًا سريعًا وألمًا شديدًا.
تطلق الخلايا الدبقية الصغيرة العديد من المواد التي تجعل الخلايا العصبية المؤلمة شديدة الحساسية بعد إصابة الأعصاب ، ولكن تأثيرها غير المتوقع على العصبونات الدبقية العصبية له ميزة كبيرة: الخصوصية. قال خوتورسكي: "عادة ما تفعله شبكات ما حول العصبونات أنها تحافظ على اللدونة ، كما أنها تحمي الخلايا". "فلماذا تكون هذه الشبكات حول الخلايا العصبية التي تنقل الألم فقط ، وليس حول أنواع الخلايا الأخرى [القريبة]؟" وهو يشك في أن السبب في ذلك هو أن نقطة ترحيل الألم في الحبل الشوكي مهمة جدًا لدرجة أن هذه الخلايا العصبية ووصلاتها تحتاج إلى حماية إضافية حتى تكون سيطرتها على انتقال الألم قوية وموثوقة. فقط شيء دراماتيكي مثل الإصابة العصبية يمكن أن يعطل هذا الاستقرار.
قال خوتورسكي: "جمال هذه الآلية أنها انتقائية لأنواع خلايا معينة". تُطلق المواد الدبقية الصغيرة لزيادة النبضات العصبية وتسبب الألم بعد الإصابة العصبية التي تؤثر على جميع أنواع الخلايا المجاورة ، لكن الخلايا العصبية الدبقية تغلف فقط هذه الخلايا العصبية بدقة عند نقطة الترحيل الحرجة في الحبل الشوكي.
يجري البحث لفهم هذه الآلية الجديدة للألم المزمن بشكل أفضل. إذا تمكن الباحثون من تطوير طرق لإعادة بناء PNNs على هذه الخلايا العصبية بعد الإصابة ، فيمكن أن توفر علاجًا جديدًا للألم المزمن - حاجة ملحة ، بالنظر إلى أن المواد الأفيونية ، الحل الحالي ، تفقد قوتها بمرور الوقت ويمكن أن تصبح مسببة للإدمان أو تؤدي إلى الوفاة. جرعة مفرطة.
ما يحدث داخل الخلايا العصبية أمر رائع ومهم للفهم ، لكن الشبكات العصبية تتكون من خلايا عصبية فردية مرتبطة ببعضها البعض ، وهنا يكون الأسمنت الغضروفي المهمل في الفراغ بينهما أمرًا حيويًا.
