اكتشف العلماء تشابهًا مدهشًا بين شيخوخة دماغ الفئران ودماغ البشر

إذا سألت باحثًا في مجال مكافحة الشيخوخة عن أكبر انتقاد لمجاله، فستكون الإجابة القياسية: "معظم الأبحاث تُجرى على الفئران، والفئران ليست بشرًا". نجح الراباميسين في إطالة عمر الفئران بنسب مئوية تتراوح بين بضعة في المئة وعشرات في المئة في تجارب مختلفة. كما قام داساتينيب + كيرسيتين بتنظيف الخلايا الجذعية الزومبي في الفئران واستعادة نشاطها. لكن كل نجاح من هذا القبيل يُطرح عليه دائمًا سؤال في الفقرة الأخيرة: "هل سيعمل هذا على البشر؟"

دراسة جديدة نُشرت في PNAS (مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة) تقدم زاوية جديدة لهذا السؤال، وهذه المرة ليس على مستوى الخلية بل على مستوى الشبكة الدماغية بأكملها. قام الباحثون، بقيادة البروفيسور غاغان ويغ من جامعة تكساس في دالاس، بقياس كيفية تدهور تنظيم الشبكات الوظيفية في الدماغ مع التقدم في العمر، وقارنوا النمط بين الفئران والبشر. ما وجدوه: نمط الانخفاض مشترك ومحفوظ بين النوعين.

التقنية: التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) في فأر يقظ

الدماغ ليس مجموعة من المناطق المعزولة. إنه منظم إلى وحدات، مجموعات من المناطق التي تعمل معًا وتتخصص في المهام، مثل شبكة الرؤية، شبكة الحركة، أو الشبكة النشطة عندما نكون في حالة راحة. مؤشر رئيسي لصحة هذا التنظيم يُسمى فصل الأنظمة (system segregation): مدى "تحدث" كل وحدة مع نفسها بشكل أساسي وعدم اختلاطها مع الوحدات الأخرى. الفصل العالي هو علامة على دماغ منظم وشاب؛ عندما تصبح الحدود غير واضحة وتختلط الوحدات، فهذه علامة على الشيخوخة.

لقياس ذلك، نحتاج إلى رؤية الدماغ في العمل، وهذا بالضبط ما يفعله التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) في حالة الراحة: فهو يتتبع التقلبات في تدفق الدم الدماغي ويظهر أي المناطق متزامنة مع بعضها البعض. الابتكار التقني هنا هو أن الفئران تم مسحها في حالة اليقظة وليس تحت التخدير، مما يسمح بمقارنة أكثر إنصافًا مع البشر الذين يتم مسحهم وهم مستيقظون. من المهم التوضيح: في هذه الدراسة لم يتم عزل أو تسلسل الخلايا، ولم يتم قياس التعبير الجيني. كل التحليل هو على مستوى الشبكات الوظيفية.

الإعداد: 82 فأرًا على مدى الحياة مقابل بيانات بشرية

قام الفريق بمسح 82 فأرًا باستخدام fMRI في عدة نقاط زمنية على مدى حياتهم، من عمر حوالي 3 أشهر إلى حوالي 20 شهرًا، وهو نطاق يعادل تقريبًا أعمار 18 إلى 70 عامًا لدى البشر. قارنوا نمط الشبكات الذي تم الحصول عليه من الفئران مع بيانات fMRI بشرية معروفة. أتاحت المقارنة اختبار سؤال واحد مباشر: هل تحدث نفس عملية تدهور تنظيم الشبكات المعروفة لدينا مع التقدم في العمر أيضًا في دماغ الفأر؟

النتيجة الرئيسية: انخفاض محفوظ في فصل الأنظمة

كانت الإجابة نعم. فصل الأنظمة موجود في دماغ الفأر وينخفض مع التقدم في العمر، تمامًا كما يحدث لدى البشر. بعبارة أخرى، حتى في الفأر المسن، تفقد الوحدات الدماغية تمايزها وتبدأ في الاختلاط، وهو نفس النمط الذي يميز الدماغ البشري المتقدم في العمر. كما صاغ ذلك عزرا وينتر-نيلسون، طالب الدكتوراه الذي قاد الدراسة في مختبر ويغ: "الطريقة التي تتواصل بها وحدات الدماغ مع بعضها البعض ككل هي مؤشر على صحة الدماغ يبدو أنه يحدث بشكل مماثل في كل من البشر والفئران".

هذا هو بالضبط نوع الدليل الذي كان يبحث عنه مجال الشيخوخة: ليس مسارًا جزيئيًا واحدًا، بل مبدأ تنظيمي شامل للدماغ محفوظ بين الأنواع. إذا كان الهيكل الأساسي لطريقة التدهور متطابقًا، يصبح دماغ الفأر نموذجًا أكثر شرعية لدراسة شيخوخة الدماغ البشري.

ما هو المختلف؟ البشر يشيخون بشكل أسرع بالنسبة لطول العمر

التشابه لا يمحو الاختلافات، والاختلاف المثير للاهتمام مفاجئ. عند وزن معدل الانخفاض بالنسبة لطول العمر لكل نوع، يظهر البشر انخفاضًا أسرع في فصل الأنظمة مقارنة بالفئران. كما قال البروفيسور ويغ: "عند الوزن بالنسبة لطول عمرهم، يظهر البشر انخفاضًا أسرع مرتبطًا بالعمر في هذا التنظيم". الفرضية الناشئة عن ذلك: ربما يكون البشر أكثر عرضة للتدهور الدماغي والإدراكي مقارنة بالفئران، وليس أقل.

لماذا هذا مهم لأبحاث مكافحة الشيخوخة؟

تتعلق آثار النتيجة بجذر الانتقاد الموجه للمجال:

تعزيز الترجمة من المختبر إلى العيادة

أحد التحفظات المتكررة في كل تجربة على الفئران هو أن أدمغتها قد تشيخ بشكل مختلف. هذه النتيجة تقلل من هذا التحفظ على مستوى مهم واحد: إذا كان مبدأ تنظيم الشبكات الدماغية وطريقة تدهوره محفوظين بين الأنواع، فمن المرجح أن تكون الأفكار حول صحة الدماغ من الفأر ذات صلة بنا أيضًا. هذا ليس ضمانًا بأن كل علاج سينجح، لكنه دعم لاستخدام الفأر كنموذج لدراسة الدماغ المتقدم في العمر.

مؤشر موحد لصحة الدماغ

يصبح فصل الأنظمة أداة قياس يمكن تطبيقها على كلا النوعين بنفس اللغة. بهذه الطريقة، يمكن، من حيث المبدأ، اختبار تدخل في الفأر باستخدام مؤشر الشبكة وترجمته مباشرة إلى المؤشر المقابل لدى البشر، بدلاً من الاعتماد على القراءات السلوكية فقط.

من المهم التأكيد على ما لم تفحصه الدراسة

للحفاظ على الدقة: هذه دراسة تصوير شبكي، وليست دراسة خلوية أو جزيئية. لم تقم بقياس التهاب الخلايا الدبقية الصغيرة، أو فقدان الميالين، أو التعبير الجيني المشبكي، أو أيض الخلايا النجمية. هذه عمليات حقيقية في شيخوخة الدماغ، لكنها ببساطة لم تُقاس هنا، ولا يمكن نسبها إلى هذه الدراسة.

أيضًا، موضوعات مثل تكوين الخلايا العصبية (توليد خلايا عصبية جديدة) أو اختفاء الخلايا الجذعية العصبية لدى البشر هي سياق عام معروف حول الاختلافات بين الأنواع، لكنها ليست نتيجة من الدراسة الحالية. نتيجة هذه الدراسة مركزة وواضحة: نمط مشترك من انخفاض تنظيم الشبكات الوظيفية مع التقدم في العمر.

الخلاصة

لسنوات، قال المشككون: "كيف يمكن دراسة شيخوخة الدماغ البشري من الفأر؟". قدم الفريق من جامعة تكساس في دالاس إجابة على مستوى الشبكة الدماغية: في كل من دماغ الفأر ودماغ الإنسان، يتدهور تنظيم الشبكات الوظيفية مع التقدم في العمر بنفس النمط الأساسي، على الرغم من أن هذا يحدث لدينا بشكل أسرع بالنسبة لطول العمر. هذا لا يعني أن كل ما ينجح في الفئران سينجح في البشر، لكنه يثبت الفأر كنموذج أكثر جودة لدراسة شيخوخة الدماغ، ويقدم مؤشرًا موحدًا لصحة الدماغ يمكن العمل به في كلا النوعين.

المراجع:
PNAS: Correspondence of large-scale functional brain network decline across aging mice and humans
UT Dallas News: Shared brain network aging patterns identified in humans, mice