Functional plasticity of the olfactory network following functional septorhinoplasty in persistent COVID-19-related olfactory dysfunction: an fMRI study

إن حاسة الشم البشرية هي خط مباشر إلى الدماغ، حيث تتجاوز الفلاتر المعتادة التي يجب أن تمر من خلالها الحواس الأخرى. فعندما نستنشق، تنتقل جزيئات الرائحة عبر الأنف إلى طبقة نسيج متخصصة تسمى الظهارة الشمية، حيث تحفز إشارات عصبية تتسابق مباشرة إلى مراكز المعالجة في الدماغ. وهذه المراكز لا تكتفي فقط بتسجيل الرائحة، بل تنسجها في الذاكرة، والعاطفة، والمهمة المعقدة المتمثلة في تحديد ما نشمه. بالنسبة لمعظم الناس، يعمل هذا النظام بسلاسة، ولكن بالنسبة لعدد كبير من الناجين من فيروس سارس-كوف-2 (SARS-CoV-2)، فقد انقطع هذا الاتصال. البعض يفقد حاسة الشم تماماً، بينما يظل البعض الآخر يعاني من نسخة مشوهة أو منقوصة منها تستمر لسنوات. هذه الحالة، المعروفة باسم خلل الشم المستمر المرتبط بكوفيد-19، هي أكثر من مجرد إزعاج؛ فهي تسلب نكهة الطعام، وتحذير الخطر، وراحة الروائح المألوفة، تاركة أثراً عميقاً على الحياة اليومية. وبينما يبدأ الضرر غالباً في الأنف، فقد اشتبه العلماء منذ فترة طويلة في أن الدماغ نفسه قد يغير توصيلاته استجابة لهذا الفقدان، معيداً صياغة شبكاته في محاولة مستميتة لفهم عالم أصبح صامتاً.

لقد وضع فريق من الباحثين في جامعة كوليدج لندن (University College London) هدفاً لفهم كيفية حدوث إعادة الصياغة هذه بالضبط، وما إذا كان من الممكن عكس مسارها. ركزوا على مجموعة من المرضى الذين عانوا من فقدان الشم لأكثر من عامين بعد إصابتهم بالعدوى. خضع هؤلاء الأفراد لنوع معين من الجراحة يسمى تجميل الحاجز الأنفي الوظيفي (functional septorhinoplasty). تهدف هذه العملية إلى إصلاح الانسدادات الهيكلية داخل الأنف، مثل انحراف الحاجز أو ضيق الصمام، مما يؤدي بفعالية إلى توسيع المجرى الهوائي للسماح بمزيد من الهواء — والمزيد من جزيئات الرائحة — للوصول إلى الأنسجة الشمية المتضررة. أراد الباحثون معرفة ما إذا كان مجرد استعادة تدفق الهواء يمكن أن يحفز تعافياً في نشاط الدماغ، وليس في الأنف فحسب. وللقيام بذلك، استخدموا التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، وهي تقنية تعمل مثل كاميرا عالية السرعة لنشاط الدماغ، حيث تلتقط المناطق التي تضيء عندما يشم الشخص شيئاً ما. قاموا بمسح أدمغة المرضى قبل الجراحة ومرة أخرى بعد ستة أشهر، بينما كان المرضى يتعرضون لرائحتين متميزتين: رائحة الموز ورائحة العشب المقصوص.

تضمنت الدراسة مجموعة صغيرة مكونة من ثمانية مرضى أكملوا دورة الاختبار الكاملة. قبل الجراحة، وجد الباحثون أن أدمغة هؤلاء المرضى كانت تعمل بشكل مختلف عما هو متوقع. فعند التعرض للروائح، أظهرت مناطق معينة في الدماغ أنماطاً غير عادية من النشاط. بعض المناطق، التي تضيء عادةً لمعالجة الرائحة، أظهرت زيادة في الخمول (deactivation)، بينما أظهرت مناطق أخرى زيادة في التنشيط. على سبيل المثال، أظهر جزء من الدماغ مرتبط بالذاكرة والعاطفة، وهو الحصين الأيسر (left hippocampus)، زيادة في الخمول، بينما أظهرت مناطق في المخيخ الثنائي (bilateral cerebellum) زيادة في التنشيط. لاحظ الباحثون أيضاً أن قوة إشارات الدماغ كانت مرتبطة بمدى قدرة المرضى على دفع الهواء عبر أنوفهم. أولئك الذين لديهم مجاري هوائية أضيق أظهروا استجابات دماغية مختلفة عن أولئك الذين لديهم تدفق هواء أفضل قليلاً، مما يشير إلى أن القيود الفيزيائية للهواء كانت تؤثر بالفعل على كيفية معالجة الدماغ للشم.

بعد ستة أشهر من الجراحة، تغيرت الصورة بشكل كبير. نجحت الجراحة في توسيع الممرات الأنفية، وأفاد المرضى بشعورهم بالتحسن. لكن مسوحات الدماغ كشفت عن شيء أعمق: لقد أعاد الدماغ تنظيم نفسه مادياً. أنماط التنشيط والخمول غير العادية التي شوهدت قبل العملية قد تغيرت. في مناطق مثل الفص الجزيري (insula) والقشرة الجبهية (frontal cortex)، وهي مناطق حاسمة للتعرف على الروائح وتحديدها، أصبح استجابة الدماغ أكثر توازناً. لاحظ الباحثون أنه مع تحسن قدرة المرضى على التنفس، أصبح نشاط الدماغ في القشرة الجبهية الحجاجية (orbitofrontal cortex) — وهي منطقة رئيسية لفهم معنى الرائحة — أكثر قوة. وكان هذا الارتفاع في النشاط مرتبطاً بشكل مباشر بتحسن تدفق الهواء الأنفي. فكلما زاد الهواء الذي يمكن للمرضى تحريكه عبر أنوفهم، زاد انخراط أدمغتهم مع الرائحة.

ومع ذلك، فإن قصة التعافي لم تكن حالة بسيطة من إعادة تشغيل كل شيء في الدماغ. كانت التغييرات معقدة وثنائية الاتجاه. في بعض المناطق، قلل الدماغ في الواقع من نشاطه بعد الجراحة. على سبيل المثال، في الفص الجزيري، وهو منطقة تعمل كمركز للربط بين الشم والحواس الأخرى والعواطف، انخفض النشاط المكثف الذي شوهد قبل العملية. يقترح الباحثون أن هذا قد يكون علامة على الشفاء. فقبل الجراحة، ربما كان الدماغ يعمل فوق طاقته، محاولاً التعويض عن نقص الشم باستخدام جهد ذهني إضافي لتخمين الروائح أو تذكرها. وبمجرد إصلاح الأنف وعودة إشارات الشم، لم يعد الدماغ بحاجة إلى العمل بجهد كبير، مما سمح له بالاستقرار في حالة أكثر كفاءة وطبيعية. هذا التحول من حالة التعويض عالية الإجهاد إلى حالة أكثر استرخاءً ووظيفية هو علامة واضحة على اللدونة العصبية (neuroplasticity)، وهي قدرة الدماغ على التكيف وإعادة صياغة نفسه استجابة للتجارب الجديدة.

كما سلطت النتائج الضوء على دور المخيخ، وهو جزء من الدماغ غالباً ما يتم التغاضي عنه في سياق الشم. قبل الجراحة، أظهرت هذه المنطقة زيادة في التنشيط، ولكن بعد الإجراء، لوحظ خمول مرتبط بالمهمة (task-based deactivation) في منطقة فرعية محددة، وهي المخيخ الأيسر (left cerebellum crus II). ارتبط هذا التحول بالتحسن في قدرة المرضى على تحديد وتمييز الروائح المختلفة. وهذا يشير إلى أن المخيخ، الذي يساعد في تنسيق الحركة، قد يلعب أيضاً دوراً في الأفعال الحركية الدقيقة للشم أو في دمج الإشارات الكيميائية للرائحة مع المدخلات الحسية الأخرى. لم تجد الدراسة "مفتاح شم" واحداً يتم تشغيله أو إطفاؤه؛ بدلاً من ذلك، كشفت عن محادثة على مستوى الشبكة بأكملها كانت تتم استعادتها. كان الدماغ يتعلم كيف يثق في الإشارات القادمة من الأنف مرة أخرى، ويعدل خريطته الداخلية لتتطابق مع الواقع الجديد لمجرى هوائي أكثر وضوحاً.

على الرغم من أن الدراسة كانت صغيرة، حيث شارك فيها ثمانية مرضى فقط، إلا أن النتائج تقدم لمحة مقنعة عن مرونة الدماغ البشري. لقد كان الباحثون حذرين في ملاحظة أن نتائجهم هي نقطة انطلاق، وهي فرضية تحتاج إلى اختبار في مجموعات أكبر لتأكيد التفاصيل. لم يدّعوا أنهم حلوا لغز فقدان الشم طويل الأمد، لكنهم أثبتوا أن الشبكات العصبية المسؤولة عن الشم لا تزال تحتفظ بالقدرة على التغيير حتى بعد سنوات من الخلل الوظيفي. عملت الجراحة كمحفز، ليس من خلال إصلاح الدماغ مباشرة، بل من خلال استعادة المدخلات الفيزيائية التي كان الدماغ بحاجة إليها لبدء أعمال الإصلاح الخاصة به. ومن خلال توسيع الأنف، سمح الجراحون للدماغ بتلقي البيانات التي كان يفتقدها، واستجابة لذلك، أعاد الدماغ صياغة نفسه ليفهم العالم مرة أخرى.

تمتد تداعيات هذا العمل إلى ما وراء غرفة العمليات. إنها تتحدى فكرة أن فقدان الشم طويل الأمد هو حالة ثابتة حيث انتهى الضرر واستسلم الدماغ. بدلاً من ذلك، تشير إلى أن الدماغ يظل في حالة من التدفق، ينتظر الظروف المناسبة لإعادة المشاركة. إن الاتصال بين التدفق الفيزيائي للهواء والنشاط الكهربائي للدماغ مباشر وقوي. عندما يكون الأنف مسدوداً، يتكيف الدماغ بطرق غريبة، ولكن عندما يزول الانسداد، يتكيف الدماغ مرة أخرى، ليجد توازناً جديداً. توفر هذه الدراسة مثالاً ملموساً على كيف يمكن لإصلاح ميكانيكي بسيط أن يحفز تعافياً بيولوجياً عميقاً، مما يثبت أن طريق الشفاء يكمن غالباً في استعادة المدخلات الأساسية التي تعتمد عليها حواسنا. بالنسبة للمرضى في هذه الدراسة، لم يكن عودة الشم مجرد مسألة تنفس بسهولة؛ بل كان إشارة إلى أن أدمغتهم مستعدة للتذكر، والتعرف، والشعور بالعالم كما هو حقاً.