خريطة مفصلة لأنف الفأر تعيد كتابة طريقة تفكير العلماء في الشم

قد يكون الشم مرسومًا بطريقة أقرب إلى الحواس الأخرى مما ظن العلماء

أنتج العلماء ما يصفه النص المصدر بأنه أول خريطة من نوعها لمستقبلات الشم في أنف الفأر، والنتيجة تتحدى افتراضًا قائمًا منذ زمن طويل حول كيفية تنظيم حاسة الشم. فبدلًا من أن تكون مستقبلات الشم موزعة عشوائيًا على بطانة التجويف الأنفي، تبدو وكأنها مرتبة في شرائط ضيقة ومنظمة للغاية.

وتقدم الدراسة، التي نُشرت في 28 أبريل في Cell بحسب المصدر، صورة جديدة لإحدى أكثر حواس الأحياء أساسية. وغالبًا ما عومل الشم بوصفه الاستثناء بين الأنظمة الحسية، لافتقاره إلى نوع الخرائط المكانية الواضحة المعروفة في اللمس والسمع والبصر. وتشير هذه الدراسة إلى أن ذلك ربما كان أثرًا لقياسات محدودة لا سمة حقيقية للنظام.

أكثر من 1,100 مستقبل وملايين الخلايا

ويُعد حجم الخريطة الجديدة أحد أسباب تميزها. ويذكر المصدر أن الباحثين فحصوا نحو 5.5 مليون عصبون من أكثر من 300 فأر فردي. ويعبر كل عصبون شمي حسي ناضج عن واحد من 1,172 مستقبلًا مختلفًا مشفرًا في حمض الفأر النووي، مع تكيّف كل مستقبل لاكتشاف نوع مختلف من الروائح.

وقد جعل هذا التنوع في المستقبلات دراسة الأنف بوصفه نظامًا مكانيًا متماسكًا أمرًا صعبًا منذ وقت طويل. فإذا كانت آلاف أنواع المستقبلات متناثرة على نحو غير متوقع، فستبدو بنية الشم مختلفة جذريًا عن الحواس الأخرى. لكن الخريطة الجديدة تشير إلى أن هذا الافتراض كان خاطئًا. فالمستقبلات ليست مبعثرة عشوائيًا عبر النسيج. بل تحتل ما يسميه المصدر «شرائط ضيقة» وتشكل خطوطًا متداخلة من تعبير مستقبلات الروائح.

وهذا يمثل تحولًا مفاهيميًا كبيرًا. فهو يعني أن حاسة الشم قد تستخدم النظام التشريحي بطرق قلل العلماء من تقديرها سابقًا.

أدوات جديدة جعلت الخريطة ممكنة

يعزو المصدر هذا الإنجاز إلى تقنيات أحدث نضجت خلال السنوات الست أو السبع الماضية. إحداها هي تسلسل الخلية الواحدة، الذي سمح للباحثين بفحص العصبونات الشمية الحسية الناضجة واحدًا تلو الآخر وتحديد أي مستقبل كان كل منها يعبر عنه. وأخرى هي النسخية المكانية، التي ساعدت الفريق على تحديد مواقع تلك المستقبلات داخل النسيج الأنفي.

وبالاشتراك، حلّت هاتان التقنيتان مشكلة قيدت أبحاث الشم لعقود: كان من الممكن معرفة الجينات الموجودة، أو أماكن تموضع الخلايا، لكن كان من الأصعب بكثير ربط هذه الحقائق بالحجم والدقة اللازمين. ومن خلال الجمع بين تحديد الخلايا واحدة تلو الأخرى والتموضع المكاني، تمكن الباحثون من بناء ما يسميه المصدر «خريطة جميلة» لأكثر من 1,100 مستقبل للشم.

والنتيجة ليست مجرد صورة أفضل، بل إطار جديد للسؤال عن كيفية تنظيم معلومات الشم قبل أن تصل إلى الدماغ أصلًا.

لماذا يهم هذا الاكتشاف

من المعروف أن الحواس الأخرى تعتمد على خرائط. ففي السمع، على سبيل المثال، تُشفَّر الترددات المختلفة في مواضع مختلفة داخل القوقعة. ويستخدم المصدر هذه المقارنة لتوضيح سبب أهمية النتيجة الجديدة. فإذا كانت حاسة الشم تستخدم أيضًا منطقًا مكانيًا، حتى لو اختلف في التفاصيل عن السمع أو البصر، فقد تكون الشم أكثر تنظيمًا من الناحية الحسابية مما كان يُفترض سابقًا.

ويكتسب ذلك أهمية لأن الأنف ليس مجرد كاشف سلبي. إنه الواجهة الأمامية لنظام تفسيري معقد. وقد يؤثر موضع المستقبلات، والمستقبلات القريبة من بعضها البعض، في كيفية أخذ عينات معلومات الروائح ودمجها ونقلها. وتشير الخطوط والشرائط التي جرى رصدها حديثًا إلى أن جغرافيا المستقبلات قد تكون جزءًا من الطريقة التي يرتب بها النظام المعلومات الكيميائية قبل أن يجمعها الدماغ في روائح قابلة للتعرف.

ولا يدعي المصدر أن مشكلة فك الشفرة كاملة قد حُلت. لكنه يظهر أن الخريطة الأولية أكثر بنية وتنظيمًا بكثير مما كان يعتقده المجال سابقًا.

أساس جديد لعلم الأحياء الشمي

قد يفتح هذا البحث عدة مسارات للاستقصاء. فوجود خريطة تشريحية أكثر دقة يمنح العلماء أساسًا أفضل لدراسة التطور والتجدد وتبدل المستقبلات والمرض. وقد يساعد أيضًا في تفسير كيف يظل الجهاز الشمي فعالًا رغم التعرض المستمر للنسيج الأنفي للبيئة واستبدال العصبونات الحسية مع مرور الوقت.

وحتى على مستوى أساسي، يعيد هذا العمل تشكيل الطريقة التي يُدرَّس بها الشم ويُتخيل. فالحاسة التي كانت تبدو غالبًا منتشرة وفوضوية تبدو الآن قائمة على نظام داخلي لافت. ويبدو أن أنف الفأر، بدلًا من أن يكون فسيفساء من المستقبلات بلا هندسة واضحة، أقرب إلى سطح حسي منظم له منطقه الخفي الخاص.

ولهذا يبرز هذا البحث بوصفه أكثر من مجرد تمرين تقني على رسم الخرائط. فهو يراجع افتراضًا أساسيًا في علم الأعصاب ويقدم نقطة انطلاق أوضح لفهم كيف تصبح الإشارات الكيميائية إدراكًا. وفي مجال تأتي فيه بعض أهم التغييرات من رؤية النظام على النحو الصحيح أخيرًا، قد تثبت هذه الخريطة الجديدة أنها تقدم من هذا النوع بالضبط.

تعتمد هذه المقالة على تقرير من Live Science. اقرأ المقال الأصلي.