High-frequency oscillations arise through distinct mechanisms in models of α- synucleinopathy and channelopathy-induced epilepsy

تخيل أن دماغك عبارة عن مدينة صاخبة حيث تعمل مليارات الرسائل الصغيرة (الخلايا العصبية) باستمرار، وترسل إشارات كهربائية للحفاظ على سير أفكارك وذكرياتك وحركاتك بسلاسة. عادةً ما تضج هذه المدينة بضجيج خلفي منتظم وإيقاعي. ولكن في بعض الأحيان، تصبح هذه المدينة متحمسة أكثر من اللازم. في عالم علوم الدماغ، استمع العلماء إلى هذه الإشارات الكهربائية لعقود من الزمن، بحثاً عن "أعطال" محددة قد تخبرنا بأن شيئاً ما يسير بشكل خاطئ. أحد أكثر هذه الأعطال إثارة للاهتمام التي وجدوها يسمى التذبذبات عالية التردد (HFOs). فكر في هذه التذبذبات كأنها نبضات صغيرة وسريعة جداً من التشويش أو صرخة حادة في إشارة راديو الدماغ.

لفترة طويلة، لم يكن الأطباء والباحثون يهتمون بهذه الصرخات إلا عندما يلاحظونها لدى المصابين بـ الصرع، وهو حالة يضطرب فيها النشاط الكهربائي للدماغ، مما يسبب نوبات. لقد أدركوا أن هذه النبضات السريعة غالباً ما تحدث قبل أو أثناء النوبة، وكأنها إشارة تحذير. ولكن مؤخراً، لاحظ العلماء شيئاً غريباً: هذه الصرخات السريعة نفسها تظهر لدى الأشخاص المصابين بـ الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض ألزهايمر وخرف أجسام ليوي (DLB)، حتى عندما لا يعانون من نوبات صرع. وقد أثار هذا سؤالاً كبيراً: هل هذه "الصرخات" الدماغية هي مجرد علامة على عاصفة كهربائية عامة، أم أنها تأتي من أسباب مختلفة في الأمراض المختلفة؟ إذا تمكنا من معرفة كيف يتم إنتاجها، فقد نجد طريقة جديدة لرصد هذه الأمراض مبكراً، وربما قبل بدء فقدان الذاكرة أو الارتباك.

---

مشكلتا "التشويش" المختلفتان في الدماغ

في هذه الدراسة، قرر باحثون من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (UCLA) لعب دور المحقق مع نوعين مختلفين تماماً من "مدن الدماغ" المعروفة بوجود مشاكل كهربائية. أرادوا معرفة ما إذا كان "التشويش" (HFOs) يبدو نفسه في كلا المكانين أو ما إذا كان الضجيج يأتي من مصادر مختلفة.

المشتبه بهما الاثنان:

1. مدينة "القنوات" (فئران Kcna1-/-): تخيل مدينة حيث الأبواب التي تسمح بدخول وخروج الكهرباء معطلة. تعاني هذه الفئران من خلل جيني يكسر نوعاً معيناً من الأبواب (قناة البوتاسيوم) في خلاياها الدماغية. وبسبب بقاء الأبواب عالقة، يصبح الدماغ متحمسًا أكثر من اللازم، مما يؤدي إلى الصرع. هذا يشبه مدينة بها نظام إشارات مرور مكسور يسبب ازدحاماً مرورياً مستمراً.
2. مدينة "البروتين" (فئران A53T): تخيل مدينة حيث يقوم جامعو القمامة (البروتينات) بإلقاء النفايات في أماكن خاطئة. تحمل هذه الفئران طفرة تسبب تجمع بروتين يسمى "ألفا-سينوكلين"، وهو ما يحدث في خرف أجسام ليوي (DLB). هذا التراكم من القمامة يعطل كيفية تواصل الخلايا الدماغية مع بعضها البعض، مما يؤدي في النهاية إلى الخرف. هذا يشبه مدينة حيث الشوارع مسدودة بالأنقاض، مما يبطئ حركة المرور ويتسبب في الحوادث.

التحقيق:
وضع العلماء ميكروفونات دقيقة (أقطاب كهربائية) على سطح أدمغة كلتا مجموعتي الفئران. استمعوا إلى راديو الدماغ لمدة 24 ساعة متواصلة، وسجلوا كل شيء بينما كانت الفئران مستيقظة، أو في نوم عميق، أو في مرحلة الأحلام. كانوا يبحثون تحديداً عن تلك الصرخات عالية التردد في نطاق 250-500 هرتز (وهو تردد عالٍ جداً يشبه صفارة الكلب بالنسبة للدماغ).

ما وجدوه:
امتلكت كلتا المجموعتين من الفئران المزيد من هذه الصرخات عالية التردد مقارنة بالفئران الطبيعية السليمة. لذا، كان "التشويش" موجوداً بالتأكيد في كل من مدينة "القنوات" ومدينة "البروتين". ولكن عندما قام الباحثون بتكبير الصورة للمقارنة بين صوت التشويش، أدركوا أن المدينتين تصدران الضوضاء بطرق مختلفة تماماً.

• الحجم والشدة: كانت مدينة "البروتين" (فئران A53T) أعلى صوتاً بكثير. فقد كانت تحتوي على الكثير من هذه النبضات عالية التردد مقارنة بمدينة "القنوات". في الواقع، كانت النبضات في مدينة البروتين متكررة لدرجة أنها كانت أكثر شيوعاً من نبضات مدينة "القنوات".
• النغمة والطول: لم يكن "التشويش" في مدينة البروتين أعلى صوتاً فحسب؛ بل كان أيضاً أعلى نغمة وأطول زمناً. كانت النبضات في فئران A53T ذات تردد أعلى واستمرت لفترة أطول مقارنة بالنبضات الأقصر والأقل نغمة في فئران Kcna1-/-.
• متى يحدث ذلك: كان هذا هو الدليل الأكبر. في مدينة "البروتين"، حدث أعلى تشويش عندما كانت الفئران في مرحلة النوم العميق (غير حركات العين السريعة - non-REM). وهذا هو نفس الوقت الذي كانت فيه علامات أخرى لمشاكل الدماغ (مثل "النبضات بين النوبات"، والتي تشبه الشرارات الكهربائية الصغيرة) أكثر شيوعاً. ومع ذلك، في مدينة "القنوات"، كان التشويش يحدث طوال الوقت، بغض النظر عما إذا كانت الفئران مستيقظة أو نائمة.

الكشف الكبير:
أدرك الباحثون أنه على الرغم من أن كلا النوعين من الفئران كان لديهما هذه النبضات عالية التردد، إلا أنها لم تكن تأتي من نفس المكان أو تُصنع بواسطة نفس الآلة.

• في فئران القنوات، بدا أن النبضات هي نتيجة مباشرة للأبواب المكسورة التي تسمح بمرور الكثير من الكهرباء.
• في فئران البروتين، بدا أن النبضات ناتجة عن القمامة الفوضوية (تجمعات البروتين) التي تعطل التواصل بين الخلايا، وتحديداً فيما يتعلق ببروتين آخر يسمى "تاو".

تشير الدراسة إلى أن هذين المرضين المختلفين يخلقان "بصمة" فريدة لضوضاء الدماغ الخاصة بهما. وحقيقة أن فئران البروتين كان لديها تشويش أكثر، وأنه يحدث غالباً أثناء النوم العميق، تشير إلى أن الآلية المسببة للضوضاء في الخرف تختلف عن الآلية الموجودة في الصرع الجيني.

ماذا يعني هذا:
يؤكد المؤلفون بحذر أنهم لم يحلوا اللغز بالكامل بعد. هم لم يثبتوا بالضبط كيف تسبب البروتينات الضوضاء، بل أثبتوا فقط أن الضوضاء موجودة وتبدو مختلفة في هذا النموذج من الخرف مقارنة بالصرع. ومع ذلك، فإن هذه خطوة كبيرة للأمام. فهي تشير إلى أن هذه النبضات عالية التردد يمكن أن تكون "أذناً" جديدة للأطباء للاستماع إليها. إذا تمكنا من تعلم كيفية التعرف على "الصوت" المحدد للخرف مقابل "صوت" الصرع، فقد نتمكن من اكتشاف هذه الأمراض في وقت مبكر جداً، ربما قبل أن يبدأ المريض في نسيان مفاتيحه أو التعرض لنوبة صرع. الأمر يشبه إدراك أن عاصفتين مختلفتين قد تبدوان متشابهتين من بعيد، ولكن إذا استمعت بتركيز إلى الرياح، يمكنك معرفة أي منهما قادمة بالضبط والاستعداد لها.