Virtual Brain Modelling Reveals Altered Network Dynamics and Predicts Symptom Severity in Schizophrenia: Relevance to Antipsychotic Treatment Response and Resistance.

تُعد الفصام حالة معقدة تؤثر على كيفية تفكير الشخص وشعوره وإدراكه للعالم. ولعقود من الزمن، أدرك الأطباء أن كيمياء الدماغ تلعب دوراً مركزياً، لا سيما فيما يتعلق بالدوبامين، وهو ناقل كيميائي يساعد في تنظيم المزاج والانتباه. ومع ذلك، فإن الصورة الكاملة أكثر تعقيداً بكثير. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن المشكلة قد تكمن أيضاً في التوازن الدقيق بين الاستثارة والتثبيط داخل شبكة اتصالات الدماغ الواسعة. تخيل الدماغ كمدينة حيث تحث بعض الإشارات الخلايا العصبية على العمل بينما تخبر أخرى إياها بالهدوء؛ وعندما يختل هذا التوازن، يمكن أن تصبح حركة المرور في المدينة فوضوية، مما يؤدي إلى الأفكار والتصورات المربكة التي تميز هذا المرض. وبينما تساعد الأدوية القياسية غالباً في تهدئة الأعراض الأكثر وضوءاً، إلا أنها لا تعمل مع الجميع. إذ يستمر جزء كبير من المرضى في المعاناة رغم العلاج، وهي حالة تُعرف باسم "الفصام المقاوم للعلاج". ويظل فهم سبب استجابة بعض الأدمغة للأدوية دون غيرها أحد أصعب التحديات في الطب النفسي.

ولمعالجة هذا الغموض، لجأ فريق من الباحثين من إيطاليا والمملكة المتحدة إلى نهج جديد قوي يسمى "نمذجة الدماغ الافتراضي". فبدلاً من مجرد النظر إلى صور مسح الدماغ كصور ثابتة، استخدموا محاكاة حاسوبية لإعادة إنشاء كيفية عمل أدمغة المرضى فعلياً. وقد جمعوا بيانات مفصلة من التصوير بالرنين المغناطيسي لثلاثة وثلاثين شخصاً يعانون من الفصام وسبعة وأربعين متطوعاً من الأصحاء. ومن بين المرضى، ميزوا بين أولئك الذين استجابوا جيداً للأدوكن القياسية وأولئك الذين لم يستجيبوا، رغم تجربة علاجات متعددة. ومن خلال تغذية هذه البيانات الواقعية في نموذج حاسوبي متطور، استطاع العلماء محاكاة تدفق النشاط الكهربائي عبر الدماغ بأكمله. سمح لهم هذا النموذج بتقدير خصائص بيولوجية محددة يكاد يكون من المستحيل قياسها مباشرة في شخص حي، مثل مدى قوة تواصل مناطق الدماغ المختلفة مع بعضها البعض، ومدى كفاءة "المكابح" و"المسرعات" الداخلية للدماغ.

ركز الباحثون على أربعة إعدادات رئيسية في دماغهم الافتراضي، يمثل كل منها جانباً مختلفاً من كيفية تواصل الخلايا العصبية. لقد نظروا في قوة الاتصالات بين مناطق الدماغ البعيدة، وإشارات التثبيط المحلية التي تهدئ الخلايا العصبية، وإشارات الاستثارة التي توقظها، والطريقة التي تعود بها هذه الإشارات على نفسها في حلقات. وعندما قارنوا عمليات المحاكاة للمتطوعين الأصحاء مع تلك الخاصة بالمرضى، ظهرت اختلافات واضحة. والأهم من ذلك، أظهرت أدمغة المرضى الذين لم يستجيبوا للعلاج نمطاً متميزاً مقارنة بأولئك الذين تحسنت حالتهم. ففي مجموعة المقاومة للعلاج، كشفت عمليات المحاكاة عن زيادة في إشارات الاستثارة داخل مناطق معينة من المعالجة البصرية، وضعف في الاتصالات في مراكز العاطفة والذاكرة. وعلى العكس من ذلك، أظهر المرضى الذين استجابوا للأدوية القياسية ملفاً تعريفياً مختلفاً، مع انخفاض في النشاط الاستثاري في شبكة الانتباه الظهرية، وهي منطقة حيوية للتركيز على العالم من حولهم. تشير هذه النتائج إلى أن مقاومة العلاج ليست مجرد مسألة شدة، بل هي حالة بيولوجية مختلفة جذرياً لها بصمتها الفريدة في كيفية ضبط شبكات الدماغ.

وإلى جانب مجرد التمييز بين مجموعات المرضى، استكشف البحث ما إذا كان بإمكان هذه الإعدادات الافتراضية التنبؤ بمدى شدة أعراض الشخص. وقد أثبتت النماذج الحاسوبية قدرة استبصارية مذهلة؛ حيث أظهرت عمليات المحاكاة أن قوة إشارات التثبيط في "شبكة الوضع الافتراضي"، وهو نظام ينشط أثناء أحلام اليقظة والتأمل الذاتي، كانت مرتبطة بشدة الأعراض السلبية مثل الانسحاب الاجتماعي ونقص الدافعية. فعندما كانت هذه الإشارات التثبيطية أضعف في المحاكاة، أبلغ المرضى عن أعراض سلبية أكثر شدة. وبالمثل، فإن مستوى نشاط الاستثارة في الشبكة الحوفية (Limbic Network)، التي تعالج العواطف، تنبأ بالعبء الإجمالي للمرض. فالمرضى الذين لديهم نشاط استثاري أقل في هذا المركز العاطفي كانوا يعانون من درجات إجمالية أعلى للأعراض. علاوة على ذلك، كانت قوة إشارات الاستثارة في شبكة الانتباه البطنية، التي تساعد في اكتشاف الأحداث الهامة، مرتبطة بالتفكير غير المنظم؛ فكلما انخفضت هذه الإشارة في النموذج، بدا كلام المريض وأفكاره أكثر تشتتاً وعدم انتظام.

تقدم هذه النتائج طريقة جديدة للنظر إلى الدماغ في حالة الفصام، متجاوزة الوصف البسيط للمناطق النشطة أو غير النشطة لتفهم القواعد الميكانيكية الكامنة التي تقود تلك الأنشطة. تشير الدراسة إلى أن توازن الاستثارة والتثبيط في الدماغ ليس معطلاً بنفس الطريقة لدى الجميع؛ بل إن شبكات مختلفة تظهر تغيرات محددة اعتماداً على ما إذا كان المريض يستجيب للعلاج أم لا. فبالنسبة لأولئك الذين لا يستجيبون، يبدو أن الدماغ يمتلك تكويناً فريداً من إشارات الاستثارة والتثبيط التي قد لا تتمكن الأدوية القياسية من تصحيحها. وبينما يؤكد الباحثون أن هذه النتائج مستمدة من عمليات محاكاة حاسوبية وتحتاج إلى مزيد من التحقق في مجموعات أكبر، إلا أنها تقدم فرضية ملموسة لسبب معاناة بعض المرض. ومن خلال تحديد هذه الاختلافات المحددة على مستوى الشبكة، يفتح هذا العمل الباب أمام تطوير علاجات أكثر استهدافاً يمكن تخصيصها يوماً ما لتناسب الملف البيولوجي الفريد لكل فرد، مما قد يوفر الأمل لأولئك الذين لم يجدوا الراحة بعد.