التغيرات الدماغية المستمرة مدى الحياة

المرونة العصبية في مرحلةِ ما قبل الميلاد

يعتمد نمو الدماغ على النحو الملائم اعتمادًا كبيرًا على التحفيز الحسي والنشاط التلقائي للدماغ في سن الرضاعة والطفولة المبكرة. وتُعَد التغيرات البنيوية والوظيفية التي يستحثها هذا النشاط ضرورية للغاية لتكوين دوائر عصبية صحية وفعَّالة. والحق أنَّ هذه العمليات من تغيرات المرونة العصبية الأشهر والمفهومة على أفضلِ نحوٍ من بين جميع تغيرات المرونة الأخرى، وذلك بفضل العمل الريادي الذي أجراه هوبل وفيسل في ستينيات القرن العشرين (انظر الفصل الثاني).

حقيقة الأمر أنَّ المرونة العصبية تبدأ في تشكيل الدوائر العصبية خلال تشكُّلها في الرحم. ففي منتصف الثلث الثاني من الحمل (الأسابيع من ٢٠ إلى ٢٣)، تبدأ الوصلات الطويلة النطاق للأنظمة الحسية في التشكل؛ مما يسمح للجنين بإدراك المحفِّزات البيئية المختلفة الأنواع، ويمكن لتلك المحفِّزات أن تعدِّل في هذه الدوائر قبل الميلاد بفترة طويلة، مثلما تفعل تمامًا في المرحلة المبكرة من الحياة.

بالرغم من ذلك، لا تزال معرفتنا عن المرونة العصبية السابقة للولادة محدودة، ويعود ذلك بدرجةٍ كبيرة إلى أنَّ دراسة هذه العمليات في الرحم أصعب كثيرًا. استخدمت الدراسات المبكرة التي أُجريَت في خمسينيات القرن العشرين تخطيطَ كهربية الدماغ: وضع أقطاب كهربية على بطن الأم لتسجيل أمواج الدماغ الجنيني خلال الميلاد. وبالرغم من أنَّ هذه الطريقة تقريبيةٌ بعض الشيء، فإنها أوضحت وجود أنماط محدَّدة لأمواج الدماغ ترتبط بإجهاد الجنين، وأشكال الشذوذ العصبي، وتلف الدماغ الذي يستمر عند الميلاد؛ مما يشير إلى أنَّ نشاط الدماغ خلال فترة الحمل قد ينبئ في بعض الأحيان بنتائج النمو.

يُثبت هذا العمل بوضوح أنَّ العمليات الإدراكية مثل الانتباه والذاكرة موجودة قبل الميلاد، ويستخدم الباحثون الآن العديد من تقنيات التصوير العصبي لمعرفة المزيد عن كيفية ظهور هذه العمليات وموعد ظهورها. لا يزال هذا العمل في مهده، لكننا سنعرف المزيد بالتأكيد مع زيادة تقدُّم معرفتنا ووسائلنا التكنولوجية. إنَّ فهم هذه العمليات على نحوٍ أفضل يمكن أن يمدَّنا ببعض الرؤى الثاقبة بشأنِ أمراضٍ مثل التوحُّد وصعوبة القراءة، وربما الفصام الذي صار البعض يعتبره الآن من اضطرابات النمو.

خبرات المرحلة المبكِّرة من الحياة

أوضحت دراسة بارزة نُشرت عام ٢٠٠٤ أنَّ جودة الرعاية التي تتلقاها الفئران من أمهاتها في مرحلة الطفولة تؤثِّر في سلوكها في مرحلة البلوغ. تقدِّم الأمهات من الفئران مستوياتٍ مختلفة من الرعاية لنسلها؛ إذ تعتني بعض الأمهات بنسلها وترضعه بوتيرةٍ أكثر من غيرها. والفئران التي تلعقها أمهاتها على نحوٍ متكرِّر، وتنظِّفها خلال الأسبوع الأول من الحياة، أفضل في التعامل مع التوتر والمواقف المخيفة في البلوغ، مقارنةً بالفئران التي لم تحظَ بالتواصل مع أمهاتها أو حظيت بالقليل منه. ترتبط هذه الاختلافات بتغييرات في نشاط المستقبِل الجيني: جلايكورتيكويد الموجود في الحُصين. يؤدي مستقبل الجلايكورتيكويد دورًا مهمًّا في الاستجابة للتوتر، والفئران التي تلقَّت من أمهاتها مستوياتٍ عالية من الرعاية، كانت تتمتَّع بمستوياتٍ أعلى من مستقبل الجلايكورتيكويد مقارنةً بتلك التي تلقَّت قدرًا أقلَّ من الاهتمام.

في الأعوام الخمسة عشر الماضية تقريبًا، صار الباحثون مهتمين على نحوٍ متزايد باستكشاف العلاقة بين نمو الدماغ والحالة الاقتصادية الاجتماعية. إننا نعرف على مدار العديد من السنوات أنَّ الأشخاص الأفقر عادةً ما يتمتعون بمستوًى أقلَّ من الصحة، وأنهم يحصلون على مستوًى أقلَّ من الرعاية الصحية، ويموتون في سنٍّ أصغر ممن هم أفضل حالًا من الناحية المادية، وتوضح الصورة التي تتشكَّل لدينا الآن أنَّ النمو في فقر له تأثيرات خطيرة ودائمة على نمو الدماغ يمكن أن تؤثِّر على الصحة الذهنية والجسدية في البلوغ.

تتطابق النتائج المستمَدة من دراسات الحالة الاقتصادية الاجتماعية والعوامل فوق الجينية، مع نتائج العديد من الدراسات التي أُجريَت على الحيوانات بشأن نتائج الإثراء البيئي، وكذلك مع الأبحاث المبكرة بشأن الحرمان من الأمومة. ويبدو أنَّ هذه النتائج تؤكد أنَّ التحفيز الذهني والعلاقات التي تنطوي على الحب ضروريةٌ لنمو الدماغ على نحوٍ سليم، وأنها تشير مباشرة إلى تدخلات متعددة يمكن أن تُخل بدائرة الفقر المفرغة؛ مما يعكس بعض نتائج الإهمال أو إساءة المعاملة في الطفولة، أو يُحد منها على الأقل.

توضِّح دراسات تصوير الدماغ ارتباطاتٍ محدَّدة، لا علاقات سببية، بين الفقر وبين بنية الدماغ وعمله. والحق أنَّ مصطلح الحالة الاقتصادية الاجتماعية مفهوم معقَّد عادةً ما يتضمَّن مستوى تعليم الفرد ودخله ووظيفته، والفقر في الطفولة يسبِّب التوتر المزمِن، الذي يترك في حد ذاته تأثيرًا كبيرًا على نمو الدماغ، لكنه غالبًا ما تُسببه عوامل أخرى أيضًا مثل سوء التغذية؛ لذا فمن المحال في الوقت الراهن أن نحدِّد بدقةٍ تلك المكوِّنات التي قد تكون مؤثرة في نمو الدماغ. بالرغم من ذلك، يرى البعض أنَّ هذه النتائج قاطعة، وقد بدأت بالفعل في تشكيل سياسات تؤيد العديد من وسائل التدخل في السنوات الأولى من العمر.

مرحلة المراهقة

يصل الدماغ البشري إلى ٨٠٪ من حجمه البالغ في عمر السنتين، ويكتمل نموه تقريبًا في سن العاشرة. بالرغم من ذلك، فنحن نعرف الآن أنَّ تغيرات المرونة الموسعة تستمر في الحدوث حتى المراحل المتأخرة من المراهقة وما بعدها؛ ونعرف بناءً على هذا أنَّ الدماغ لا يصل إلى نضجه الكامل حتى منتصف العشرينيات، أو ربما حتى بعد ذلك.

تتمثَّل السمات النمطية التي يتسم بها المراهق في اضطراب الهرمونات وزيادة حدة المشاعر، وإعطاء قيمة كبيرة لاستحسان الأقران؛ ومن ثَم قد يخاطر المراهق بدرجةٍ كبيرة لنيل هذا الاستحسان. يكون المراهقون والشباب أكثرَ عرضة أيضًا للإصابة بالقلق والتوتر والاكتئاب والفصام، ويرتبط ذلك كله على نحوٍ وثيق بالتغيرات المستمرة التي تحدث في الدماغ من الطفولة المتأخرة حتى بدايات البلوغ. تخضع قشرة الفص الجبهي على وجه التحديد لتغيرات بنيوية ووظيفية ممتدة على مدار المراهقة، ونحن نعرف أنَّ هذه المنطقة لا تصل إلى النضج الكامل حتى نهايات العشرينيات. عادةً ما توصف هذه المنطقة من الدماغ بأنها مركز التفكير؛ فهي تعزِّز الوظائف التنفيذية مثل التخطيط واتخاذ القرار وتنظيم المشاعر.

يوضح فحصُ ما بعد الوفاة لعينات النسيج الدماغي من أشخاص في مراحلَ عمرية مختلفة، أنَّ كثافة أشواك الزوائد الشجيرية في قشرة الفص الجبهي تزداد في الطفولة لكنها تقل تدريجيًّا بعد سن البلوغ. علاوةً على ذلك، توضح الدراسات الطولية، التي تُفحَص فيها أدمغة المتطوعين كل عامَين، أنَّ كثافة المادة الرمادية وسُمك منطقة الفص الجبهي، يزيدان في أواخر الطفولة وبداية المراهقة، وتبلغ هذه الزيادة ذروتها في سن الثانية عشرة. وبالمثل، يزداد حجم المادة البيضاء في قشرة الفص الجبهي على نحوٍ ثابت خلال الطفولة والمراهقة، ثم يتوقف في فترة الشباب المبكِّر.

الأبوة والأمومة

تُعَد الأبوة والأمومة من الخبرات الطبيعية الأخرى التي تستحث المرونة العصبية. غير أننا لا نزال في المراحل الأولى من فهم الكيفية التي تغيِّر بها تجربة الأبوة والأمومة من الدماغ. أُجريَت معظم الدراسات في هذا الموضوع حتى اليوم على القوارض، لكنَّ الباحثين بدءوا الآن في استخدام تقنيات التصوير العصبي الوظيفي للتعرف على التغيرات التي يمرُّ بها الدماغ البشري خلال فترة الحمل وما بعدها.

تقوم الفئران الحديثة الولادة بإصدار نداءات «التلوي» المنخفضة التردد حين تشعر بالجوع، والتلفُّظ بإشاراتٍ فوق صوتية عالية التردد حين تشعر بالانعزال. تتعلَّم الأم الاستجابة لكلتا الإشارتين على النحو الملائم، لكنها حين تتعرَّض لهما لأول مرة تبدأ عَصَبونات قشرتها السمعية الأساسية في تغيير استجاباتها للأصوات حتى تتمكن من معالجتها وتأويلها بشكل صحيح.

توضح التجارِب التي سُجِّل فيها نشاط هذه الخلايا أنَّ أصوات الفئران الصغيرة عالية التردد تزيد من نسبة العَصَبونات البينية السريعة الاستجابة في القشرة السمعية الأساسية لدى الأم، والتي تتلاءم مع تردد صوت أطفالها. قد يغيِّر هذا من توازن النقل العصبي الاستثاري والتثبيطي، والذي يؤدي دورًا مهمًّا في تحديد مدى تزامن نشاط مجموعات العَصَبونات السمعية مع نشاط غيرها من الخلايا في مناطق الدماغ الأخرى.

إنَّ التعرض لرائحة الفئران الصغيرة في حد ذاته يحسِّن من استجابات عَصَبونات القشرة السمعية الأساسية لدى الأم لأصوات الفئران، إضافةً إلى النشاط التلقائي للخلايا. يبدو أيضًا أنه يقلل من نشاط العَصَبونات البينية السريعة الاستجابة، والتي قد تغيِّر هي أيضًا من التوازن بين الاستثارة والتثبيط.

توضح بعض تجارب الحيوانات الأخرى أنَّ الأمومة المبكرة ترتبط بإعادة التنظيم البنيوي وزيادة حجم المادة الرمادية في مناطقَ متنوعةٍ بالدماغ، ومنها قشرة الفص الجبهي، والمهاد (الذي ينقل المعلومات الحسية إلى المناطق الملائمة في القشرة)، ومنطقة ما تحت المهاد (التي تكوِّن هرمونات الأمومة)، واللوزة الدماغية (التي تعالج المعلومات العاطفية)، والجسم المخطط (الذي يشترك في المكافأة والدافع).

كانت الأمهات في المعتاد هنَّ المسئولات في الأساس عن رعاية الأطفال، وكانت أهمية الآباء تتمثَّل بصفة أساسية في دورهم لكسب العيش. غير أنَّ الرجال يصبحون أكثر انخراطًا في تربية أطفالهم على نحوٍ متزايد. صِرنا نعرف الآن أهمية العلاقة بين الأب والطفل، وقد بدأت الأبحاث في توضيح أنَّ الأبوة أيضًا تستحث بعض تغيرات المرونة في الدماغ.

الدماغ في فترة الشيخوخة

حينما تتقدَّم بنا السن، يبدأ معظمنا في اختبارِ تداعٍ في الوظائف الذهنية مرتبط بالسن، وذلك مثل الانتباه والتعلم والتبديل بين المهام، لكنَّ بعض الجوانب الأخرى من الإدراك مثل تذكُّر الحقائق والأشكال والقدرة على تنظيم الانفعالات، يمكن أن تتحسَّن في معظم الأحيان. يمكن تفسير هذه التغيرات جميعها، ولو جزئيًّا على الأقل، من خلال التغيرات التدريجية في بنية الدماغ ووظيفته.

يخضع الدماغ المتقدِّم في السن للعديد من مثل هذه التغيرات. تموت العَصَبونات على وجه التحديد، وتقل درجة تماسك المادة البيضاء، ويتضح ذلك بالدرجة القصوى في قشرة الفص الجبهي والحُصَين الذي يبدو لسببٍ ما أنه أكثرُ عرضة لآثار التقدم في السن. ونتيجةً لهذا، يقل حجم قشرة الفص الجبهي بدرجة كبيرة، ويقل الوزن الإجمالي للدماغ بدرجةٍ ملحوظة أيضًا.

وبناءً على هذا، بالرغم من أننا تعلمنا الكثير عن الدماغ في مرحلة الشيخوخة، فلا تزال العلاقة بين التغيرات البنيوية والوظيفية الملحوظة وبين تغيرات الوظائف الذهنية والسلوك غير واضحة بشكلٍ كامل. تبدو الاحتمالية ضعيفة بأن يكون ثَمَّة تغيُّر دماغي واحد مسئول عن التداعي الإدراكي المرتبط بالسن، ومن المرجَّح للغاية أن تؤدي دراسات تصوير الدماغ الطولية التي تصوِّر أدمغة الأشخاص أنفسهم على نحوٍ متكرر مع تقدمهم في السن، إلى اكتشافات جديدة في هذا المجال.

قد توجد بالطبع اختلافاتٌ مهمة بين الأفراد. فسوف يختبر معظمنا في نهاية المطاف التداعي الإدراكي المرتبط بالسن، وهو جزء طبيعي من التقدُّم في العمر. في معظم الحالات، يختبر الأشخاص تراكمًا تدريجيًّا للويحات الشيخوخة في الدماغ، وهي إحدى العلامات المَرضية المميِّزة لمرض ألزهايمر. تتألَّف اللويحات من ترسُّبات غير قابلة للذوبان من بروتينٍ صغير يُسمى أميلويد-بيتا، وتتراكم هذه الترسبات في الفراغات المحيطة بالخلايا العصبية. يعتقد معظم الباحثين في مجال ألزهايمر أنَّ اللويحات سامَّة لخلايا الدماغ، وأنَّ ترسُّبها هو السبب الأساسي لمرض ألزهايمر، لكن لا يزال من غير الواضح إذا كان ذلك صحيحًا أم لا. ربما لا تكون اللويحات سوى نتيجة للمرض لا سببه، وقد صار بعض الباحثين يعتقدون الآن أنَّ الأجزاء الصغيرة من بروتين أميلويد-بيتا هي السامة، وأنَّ تكون اللويحات تحمي النسيج الدماغي في واقع الأمر من خلال عزل هذه الأجزاء السامة.