تسجيل إشارة قوية في المادة البيضاء بدماغ الإنسان

يتكون الدماغ من نوعين من المادة أجسام الخلايا العصبية (المادة الرمادية)، التي تعالج الإحساس وتتحكم في الحركة الإرادية، وتمكن من الكلام والإدراك، والمحاور (المادة البيضاء)، التي تربط الخلايا ببعضها.

تاريخيًا، ركز العلماء على المادة الرمادية في القشرة المخية، مدركين أن هذا هو المكان الذي يحدث فيه الفعل، بينما تجاهلوا المادة البيضاء، على الرغم من أنها تشكل نصف الدماغ.

الباحثون في جامعة فاندربيلت عازمون على تغيير ذلك.

لسنوات عدة، استخدم جون جور، مدير معهد علوم التصوير بجامعة فاندربيلت، وزملاؤه التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) للكشف عن الإشارات المعتمدة على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD)، وهي علامة رئيسية لـ نشاط الدماغ في المادة البيضاء.

إشارات BOLD في المادة البيضاء

في أحدث بحث لهم، نُشر في 12 أكتوبر في Proceedings of the National Academy of Sciences، ذكر الباحثون أنه عندما يقوم الأشخاص الذين يخضعون لمسح أدمغتهم بواسطة الرنين المغناطيسي الوظيفي بأداء مهمة، مثل تحريك أصابعهم، فإن إشارات BOLD تزداد في المادة البيضاء في جميع أنحاء الجسم.

وقال المؤلف الأول للورقة، كورت شيلينج، أستاذ مساعد باحث في علم الأشعة والعلوم الإشعاعية في VUMC: «نحن لا نعرف ماذا يعني هذا نحن نعلم فقط أن شيئًا ما يحدث، هناك بالفعل إشارة قوية في المادة البيضاء».

وقال شيلينج إن من المهم متابعة ذلك لأن الاضطرابات المتنوعة مثل الصرع والتصلب المتعدد تعطل اتصال الدماغ، ويشير هذا إلى أن شيئًا ما يحدث في المادة البيضاء.

لمعرفة ذلك، سيواصل الباحثون دراسة التغيرات في إشارات المادة البيضاء التي اكتشفوها سابقًا في مرض انفصام الشخصية ومرض آلزهايمر واضطرابات الدماغ الأخرى.

ومن خلال الدراسات على الحيوانات وتحليل الأنسجة، يأمل الباحثون أيضًا في تحديد الأساس البيولوجي لهذه التغييرات.

في المادة الرمادية، تعكس إشارات BOLD ارتفاعًا في تدفق الدم (والأكسجين) استجابةً لزيادة نشاط الخلايا العصبية.

ربما تستخدم المحاور العصبية، أو الخلايا الدبقية التي تحافظ على غلاف المايلين الواقي حولها، المزيد من الأكسجين عندما يعمل الدماغ، أو ربما ترتبط هذه الإشارات بطريقة أو بأخرى بما يحدث في المادة الرمادية.

ولكن حتى لو لم يحدث أي شيء بيولوجي في المادة البيضاء، «لا يزال هناك شيء ما يحدث هنا»، كما قال شيلينج، الذي أضاف أن «الإشارة تتغير بشكل مختلف في مسارات المادة البيضاء المختلفة، وهي موجودة في جميع مسارات المادة البيضاء، وهو اكتشاف فريد من نوعه».

أحد أسباب عدم دراسة إشارات المادة البيضاء هو أن لديها طاقة أقل من إشارات المادة الرمادية، وبالتالي يصعب تمييزها عن ضوضاء خلفية الدماغ.

عزز باحثو VUMC نسبة الإشارة إلى الضوضاء من خلال جعل الشخص الذي تم مسح دماغه يكرر مهمة بصرية أو لفظية أو حركية عدة مرات لتحديد الاتجاه ومن خلال حساب متوسط ​​الإشارة عبر العديد من مسارات ألياف المادة البيضاء المختلفة.

وقال شيلينج: «على مدى 25 أو 30 عاما، أهملنا النصف الآخر من الدماغ».

وخلص الباحثون إلى أن النتائج التي توصل إليها فاندربيلت تشير إلى أن العديد من دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي «قد لا تقلل من المدى الحقيقي لتنشيط الدماغ فحسب، بل قد تفوت أيضًا معلومات مهمة من إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي».