תוכן עניינים:
2023 מְחַבֵּר: Bailey Leapman | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-20 22:47
חלבון שמוצג כמסייע בבניית מפות גוף מעלה שאלות לגבי הבדלים אישיים בתפקוד
בוסטון, MA 30 במרץ, 2000 - גן בודד שמתבטא במוח יכול לשנות אייקון ותיק של מדעי המוח הבסיסיים שעד כה חשבו שהוא מעוצב בעיקר על ידי קלט עצבי מהפריפריה של הגוף, בית הספר לרפואה של הרווארד חוקרים מצאו.
ההומונקולוס החושי הוא הקריקטורה המוכרת של ספר הלימוד של בן אנוש הפרוסה באופן בלתי סביר על פני המוח. זה מתאר כמה מקום המוח מקצה לאברי הגוף השונים שלנו כשזה מגיע לחוש את העולם סביבנו.בדרך כלל נהוג לחשוב שהפרופורציות הלא אחידות שלו נובעות בתגובה לפעילותם של נוירונים תחושתיים המזינים מידע למוח. עם זאת, ב- April Nature Neuroscience, חוקרים בראשות ג'ון פלנגן, פרופסור חבר לביולוגיה של תאים HMS, מדווחים שחלבון שידוע בעבר כמבסס מפות של עולם הראייה במרכזי מוח תחתונים ממלא גם תפקיד בולט בהטבעת מפת גוף נכונה על קליפת המוח.
העבודה מסקרנת כי מחקרים קודמים בתחומים אחרים קשרו ייצוג במוח עם יכולת תפקודית ¯ מה שמרמז, בעצם, שדברים חשובים יותר מקבלים יותר מרחב מוחי. "העובדה שנוכל לשנות את זה בשינוי גנטי אחד היה בלתי צפוי לחלוטין", אומר פלנגן.
הקבוצה שלו עדיין לא ניתחה כיצד מפת הגוף המעוותת של העכברים משפיעה עליהם, אבל הוא אומר שבאופן כללי "זה לא קשה מדי לחשוב שאם אתה משנה את סולם הייצוג בקליפת המוח, אתה משנה התנהגות."
רוב ההורים מתפלאים איך הילדים שלהם שונים בתחומי העניין שלהם. מאיפה ההבדלים האלה יכולים לנבוע? גנטיקה מטפלת בחלקה בשאלה זו על ידי ניסיון לקשר גנים להתנהגויות ספציפיות, כמו נטייה להרפתקנות. "אבל מבחינת המפות האלה, אין עדות קודמת לבסיס גנטי לאופן שבו ניתן לשלוט בהן", אומר פלנגן.
הבדלי מינים ותיקים במפות חושיות כבר משקפים הבדלים בחשיבות התפקודית, ובהרחבה, ביכולת. בעכברים, למשל, השפם והחוטם תופסים את רוב חלל המוח החושי, בעוד שמוחות הקופים מקדישים אזורים גדולים לידיים ולרגליים. פלנגן משער שאצל בני אדם שינויים גנטיים בכמה מקום שהמוח מקדיש לכל חלק בגוף עשויות לעזור להסביר את ההבדל בין אדם ממוצע לבין, למשל, מוזיקאי מחונן. העבודה הנוכחית אינה שוללת את החשיבות של פעילות עצבית על ידי נוירונים נכנסים לקביעת מפות מוח.עם זאת נאמר לראשונה כי לקליפת המוח יש יד גם בחלוקת חלל המוח, וכי ההשפעה הזו היא גנטית.
שני מאמרים משנת 1995 של חוקרים גרמנים ממחישים את ההשפעה המשותפת של הגנטיקה וסביבת המוח. באמצעות הדמיית תהודה מגנטית, מחקר אחד מצא הבדלים באזורי מוח שמיעתיים מסוימים בין מוזיקאים עם גובה צליל מושלם לבין לא מוזיקאים. הבדלים אלה, כותבים המחברים, מתפתחים בסביבות השבוע ה-30 להריון, ולכן עשויים להיות גנטיים. המחקר השני הראה שלנגני מיתר היה ייצוג קליפת המוח גדול יותר של הספרות ביד שמאל, אך לא ביד ימין מאשר ללא מוזיקאים, ושההבדל הזה נוצר כנראה כשהאדם התחיל לנגן.
Pierre Vanderhaeghen, אז פוסט-דוקטורט במעבדה של פלנגן, התחיל את הפרויקט הזה כדי ללמוד האם משפחה של מיפוי חלבונים הנקראים אפרינים עשתה בקליפת המוח את מה שהיה ידוע לעשות במערכת הראייה ובמקומות אחרים במוח.השאלה הזו הייתה שנויה במחלוקת, בין השאר בגלל שהקורטקס המתפתח נראה אחיד. ואכן, מדענים אפילו לא ידעו אם הוא מכיל מולקולות ליצירת מפות, ואם כן, היכן. כיצד ההומונקולוס החושי מתפתח אינו מובן היטב, ועבודות קודמות בתחום זה התמקדו בקשרים העצביים הנכנסים. הוא טען כי אזורים בעלי עצבנות צפופה, כולל השפתיים והלשון, שלחו קבוצות גדולות של נוירונים אל המוח, וכי פעילותם האינטנסיבית אפשרה להם לתבוע טריטוריה גדולה בשכבה 4 של קליפת המוח, המטפלת במידע חושי נכנס. לקליפת המוח עצמה חשבו שיש רק תפקיד מלמד קטן, אם בכלל.
הניסויים של Vanderhaeghen העלו שחייב להיות בזה יותר. תחילה הוא מצא שאפרין-A5 בא לידי ביטוי בקליפת המוח הסומטו-סנסורית של העכבר בשיפוע ¯ גבוה בחלק העליון של הראש, נמוך בצדדים. ואז הוא מצא שיפוע תואם של קולטן לאפרין-A5, EphA4, על נוירונים נכנסים מהתלמוס, תחנת הממסר האחרונה של מידע מישוש מפני השטח של הגוף.שני הגרדיאנטים מופיעים בשלב ההתפתחותי כאשר נוירונים תלאמיים אלו חודרים לקליפת המוח ויוצרים חיבורים בשכבה 4.
ככל הנראה, ephrin-A5 הוא אחד מכמה שיפועים החופפים להגדרת נקודות במוח, בדומה לציר x-, y-ו-z שמגדיר נקודות בגרף מתמטי תלת-ממדי. הרעיון הוא שהנוירונים הנכנסים מנהלים את האש הצולבת הזו של תוויות עם שילוב הקולטנים שהם נושאים. בסופו של דבר, כל נוירון מוצא את המקום המתאים לו בתבנית מרחבית המשקפת את העולם החיצון.
המנגנון המולקולרי שבאמצעותו זה מתרחש אינו מובן היטב. עם זאת החוקרים יודעים שהאפרינים פועלים על ידי דחייה ¯ כלומר, נוירונים משובצים בקולטני EphA4 רבים נמנעים מאזורים של ליגנד אפרין-A5 צפוף.
הבא Vanderhaeghen מדד את השטח המדויק שהוקדש, בשכבה 4, לשפם של העכבר, איבר המישוש החשוב ביותר שלו. הוא גילה שלעכברים חסרי ephrin-A5 היו שדות שפם מעוותים בצורה מוזרה, מה שהעניק לחלק מהשפם מרחב מורחב תוך לחיצה של אחרים.
ההשפעה הכוללת דומה להבדלים במפות העולם שנקבעו על פי קריטריונים כמו משאבי נפט: יחסי שכנים-שכנים של מדינות נשארו מדויקים, אבל לפתע נורבגיה נראית גדולה באופן מוזר לצד שוודיה ופינלנד הקטנות. באופן דומה, מפת הגוף של העכברים שלמה בעצם אך משתנה בקנה מידה (ראה תמונה). זה היה מפתיע, מכיוון שבמערכת הראייה ידוע כי אפרינים עוזרים לנוירונים נכנסים לשמור בנאמנות על מערכות היחסים של שכן-שכן כשהם יוצרים קשרים במוח. ללא תוויות אפרין, הסדר המרחבי שלהם מתפורר, והנוירונים גדלים לאזורים הלא נכונים לחלוטין. לבסוף, כדי שמישהו לא ירגיש שההומונקולוס יראה מצג שווא, פלנגן מוסיף שלא מדובר ברגישות בלבד, אלא ביכולת לפתור מידע מישוש. אנחנו כן מרגישים כאב כשצבטים בצלעות או ברגל התחתונה, אבל לא היינו משתמשים בחלקים אלה כדי לקרוא ברייל.
