الأطراف المتقابلة تعلم بشأن إصابات البتر

[`¤*«مُحمدْ البادِيْ»*-¤]

الأطراف المقابلة تعلم بشأن إصابات البتر
يؤثر الاكتشاف على فهمنا لموضوع التجدد (regeneration) وتعافي الجروح، والاستراتيجيات التشخيصية
​

ترجمة: محمد البادي

​

يشار إلى الاستقطاب الكهربائي الحيوي باستخدام صبغة الفلورسنت (المناطق الخضراء الأشد توهجا). تحدث أنماط الاستقطاب في الرجل (اليمنى) غير المصابة في غضون ثوان من بتر الرجل الأخرى (اليسار)، والذي يعكس كلا من موضع الإصابة ونوعها. ويشير السهم الأصفر إلى الحبل الشوكي​

في بحث يعزز فهمنا لفسيولوجيا التجدد وتشافي الجروح، اكتشف علماء أحياء من جامعة توفتس أن بتر أحد الأطراف ينعكس على الفور على الخصائص الكهربائية الحيوية للأطراف المتناظرة أو المتقابلة غير التالفة في الضفادع الناشئة. ويرتبط نمط إزالة الاستقطاب الكهربائي الحيوي في الساق غير المصابة بشكل مباشر بموضع الإصابة ونوعها، مما يشير إلى أن المعلومات حول الضرر الذي يلحق الأنسجة متاحة لنظرائهم المتماثلين خلال حوالي ٣٠ ثانية من الإصابة. ووصفت الظاهرة المكتشفة حديثا التي يطلق عليها اسم الانعكاس الكهربائي الحيوي للإصابة أو (bioelectric injury mirroring) بالتفصيل في ورقة بحثية ليتم نشرها في مجلة التنمية.
تحدث الظواهر الكهربائية الحيوية عن طريق الخلايا التي تنتج جهدا كهربائيا عبر أغشيتها عن طريق ضخ الأيونات المشحونة أو عن طريق الانتشار السلبي إلى داخل الخلية أو خارجها. معظم الخلايا قادرة على القيام بذلك، وتساعد أنماط الجهد الكهربائي العالي والمنخفض على توجيه انتشار الخلايا وتمايزها، وكذلك تشكيل الأنسجة والأعضاء، أثناء التطور الجنيني. كما تؤثر الحالات الكهربائية الحيوية على التجدد-- فقد تمكن الباحثون من تغيير الحالة الكهربائية الحيوية لتحفيز تجدد ذيل الضفادع الصغيرة التي بلغت بالفعل بشكل يتجاوز قدرة التجديد.

لقد ركزت الدراسات التي أجريت على مساهمة الكهرباء الحيوية بشكل كبير على المنطقة المحيطة بالجرح. وقالت سييرا بوسه المؤلفة الأول للدراسة التي أجرت البحث عندما كانت طالبة جامعية قبل تخرجها بدرجة البكالريوس في الأحياء من جامعة توفتس في مايو ٢٠١٨: ومع ذلك، أردنا أن ننظر عن كثب. نحن نعلم أن القدرات الكهربائية الحيوية يمكن أن تظهر أنماطا متماثلة. تساءلنا ما إذا كان من الممكن أن تنعكس الأنماط الناتجة من الإصابة أيضا بشكل متناظر، عن بعد.
قام كل من بوسه، والباحث ما بعد الدكتوراة د. باتريك ماكميلان، د. مايكل ليفين البروفيسور في جامعة فانيفر بوش في كلية الآداب والعلوم ومدير مركز ألين ديسكفري في جامعة توفتس بإعداد تجارب باستخدام صبغة الفورسنت التي يمكن أن تكشف عن نمط الاستقطاب الكهربائي الحيوي في الطبقة العليا من الجلد.
عندما قامت بوسه ببتر أطراف الضفادع الصغيرة في طور النشوء، كشفت الصبغة عن ظاهرة مذهلة: أظهرت الساق غير المصابة حالات كهربائية حيوية تعكس موقع ونوع الإصابة التي تحدث في الجانب المقابل، وكان التأثير فوريا في غضون ٥ ثوان.
قال ليفن: ما كان مذهلا في هذه النتيجة هو أن الاستقطاب في الساق غير المصابة لم يكشف عن وجود الإصابة على الجانب الآخر وحسب، وإنما أيضا يعكس معلومات حول موضع القطع.
واعتبر الباحثون ما إذا كانت هذه المعلومات قد تم نقلها عن طريق الاتصال العصبي النموذجي من خلال الجهاز العصبي المركزي أو الحبل الشوكي، ولكن إشارة الانعكاس الكهربائي الحيوي لم تنقص عندما تم قطع اتصال الجهاز العصبي المركزي. وتشير النتيجة إلى أن الاتصال البعيد بين الأطراف يحدث بواسطة آلية خلية إلى خلية والتي قد تكون مقدمة تطورية للإشارات العصبية المألوفة أكثر.
وقال ليفين:وللنظر أبعد، سنستخدم أدوات استشعار للجهد الكهربائي أكثر دقة ومشفرة وراثيا الكهربائي والتي يمكن أن توفر المزيد من المعلومات الكمية ومعلومات عن الأنسجة الأعمق أكثر من الأصباغ وطرق التعلم الآلي لاستخراج توقيعات الأنواع المختلفة للإصابات من الإشارة الكهربائية الحيوية، لتقديم فهم عال أكثر لظاهرة الانعكاس الكهربائي الحيوي. وتتضمن الخطوات التالية فهم الآلية ومحتوى المعلومات لتلك الإشارة طويلة المدى في الجسم، وربما تطوير تشخيصات بديلة للعديد من الحالات المرضية المختلفة.

وبالإضافة إلى إجراء أبحاث رائدة خلال فترة دراستها الجامعية في جامعة توفتس، تشارك بوسه في مسابقات التجديد المحلية، وعضوة في فريق تسلق الصخور الأمريكي للمرة العاشرة وبطلة وطنية أمريكية في الرياضة. الباحثان الآحران ماكميلان وليفين كذلك طالبان سابقان من جامعة توفتس