اكتشاف خلايا العصبية في جذع الدماغ تساهم في إنتاج وتعديل الأصوات

يمكن للإنسان والثدييات الأخرى إنتاج مجموعة واسعة من الأصوات، مع إمكانية تعديل مستوى الصوت وطبقة الصوت أيضًا.

تلعب هذه الأصوات، المعروفة أيضًا باسم أصوات الثدييات، دورًا مركزيا في التواصل بين الحيوانات من نفس النوع ومن الأنواع المختلفة.

كيفية إنتاج وتعديل أصوات الثدييات

أجرى الباحثون في كلية الطب بجامعة ستانفورد مؤخرًا دراسة تهدف إلى فهم أفضل للآليات العصبية التي يقوم عليها إنتاج وتعديل أصوات الثدييات.

وتحدد ورقتهم البحثية، التي نشرت في مجلة Nature Neuroscience، دائرة عصبية ومجموعة من الخلايا العصبية المحددة وراثيا في دماغ الفأر والتي تلعب دورا رئيسيا في إنتاج الصوت، وفق ما نشره موقع ميديكال إكسبريس.

وقال أفين فيراكومار، المؤلف المشارك في الدراسة، لـ Medical Xpress: «جميع الثدييات، بما في ذلك البشر، تصدر صوتها عن طريق دفع الهواء عبر الحبال الصوتية للحنجرة، التي تهتز لإصدار الصوت».

وأضاف: «إن السمات الصوتية للصوت، مثل مستوى الصوت وطبقة الصوت، تنقل المعنى إلى المستمع ويتم التحكم فيها بواسطة ما يقرب من 40 عضلة مختلفة، وبالرغم من أهمية النطق وانتشار اضطرابات الكلام، إلا أن لدينا فهمًا محدودًا لكيفية إنتاج الدماغ للصوت ويتحكم في الميزات الصوتية».

تشير الدراسات السابقة إلى أن جذع الدماغ، وهو الهيكل الذي يربط بنية الدماغ الأولية بالحبل الشوكي، يلعب دورًا حاسمًا في إنتاج الصوت لدى الثدييات.

كان الهدف الأساسي للعمل الأخير الذي قام به فيراكومار وزملاؤه هو تحديد خلايا عصبية محددة في جذع الدماغ تدعم النطق.

وأوضح فيراكومار: «كنا نأمل أيضًا في تحديد علامة جينية لتمييز هذه الخلايا العصبية عن الخلايا العصبية المحيطة بها».

وأضاف: «لتحديد العلامات الجينية للخلايا العصبية النطقية لجذع الدماغ، بحثنا في Allen Mouse Brain Atlas، وهي قاعدة بيانات متاحة للجمهور للتعبير الجيني للفأر، وبحثنا عن الجينات التي يتم التعبير عنها في منطقة معينة من جذع الدماغ التي لها دور في إنتاج الصوت، تسمى النواة الرجعية الغامضة».

نتائج مثيرة

أسفرت التحليلات التي أجراها فيراكومار وزملاؤه عن بعض النتائج المثيرة للاهتمام.

أولًا، وجد الباحثون أن الجين المسمى نيوروتنسين تم التعبير عنه في مجموعة صغيرة مكونة من حوالي 160 خلية عصبية داخل النواة الرجعية الغامضة.

ثم أجروا المزيد من التجارب، حيث استخدموا تقنيات علم البصريات الوراثي لمعالجة الخلايا العصبية التي تعبر عن هذا الجين أثناء تسجيلهم لأصوات الفئران.

وقال فيراكومار: «لقد وجدنا أن الخلايا العصبية التي تعبر عن التوتر العصبي تم تنشيطها أثناء نطق الأطفال حديثي الولادة والبالغين».

وأضاف: «لقد أظهرنا أيضًا أن الخلايا العصبية العصبية كانت ضرورية لإنتاج الصوت، حيث أصبحت الفئران صامتة عندما تم استئصال هذه الخلايا العصبية (أي إزالتها)، ومن اللافت للنظر أن تنشيط الخلايا العصبية العصبية تسبب في نطق الفئران حتى تحت التخدير العام، وزيادة إطلاق النار معدل هذه الخلايا العصبية يزيد من حجم الصوت الناتج، ولكن ليس درجة الصوت».

تشير النتائج التي جمعها فيراكومار وزملاؤه إلى أن الخلايا العصبية التي تعبر عن التوتر العصبي في النواة الارتجاعية لا تشارك فقط في إنتاج أصوات الفئران، ولكنها تتحكم أيضًا في حجم الأصوات التي تنتجها الحيوانات.

يبدو أن الخلايا العصبية العصبية تحقق ذلك من خلال التنشيط المشترك للخلايا العصبية الحركية التي تتحكم على وجه التحديد في الحبل الصوتي وعضلات الزفير في البطن.

وأوضح فيراكومار: «من خلال زيادة قوة الزفير، يزداد حجم الصوت الناتج، تمامًا مثل آلة النفخ».

يقدم العمل الأخير الذي قام به هذا الفريق من الباحثين بعض الأفكار الجديدة حول الأسس العصبية لأصوات الثدييات، ويمكن قريبًا استكشاف دور دائرة الدماغ والخلايا العصبية المحددة وراثيا في الدراسات المستقبلية على الفئران والثدييات الأخرى.

وأضاف فيراكومار: «الخطوة التالية المهمة بالنسبة لنا ستكون استخدام علامة الجينات العصبية التي حددناها للبحث عن الخلايا العصبية المتماثلة في الأنواع الصوتية الأخرى، مثل البشر والثدييات والطيور الأخرى».

وأردف: «بينما حددنا الخلايا العصبية التي تتحكم بشكل خاص في مستوى الصوت، فإن دراستنا لم تحدد الخلايا العصبية التي تتحكم في درجة الصوت، أو بنية المقطع، أو بناء الجملة، نحن مهتمون بإيجاد علامات جينية للخلايا العصبية التي تتحكم في هذه السمات الصوتية المهمة الأخرى، والتي تنقل المعنى إلى المستمع».