حدد الباحثون العصبونات التي “تتعلم” شم التهديد

سواء كنت مدركاً لذلك أم لا، عند دخول مساحة جديدة، نستخدم حاسة الشم لتقييم ما إذا كانت أمنة أو تشكل تهديداً. في الحقيقة، لمعظم مملكة الحيوانات، هذه القدرة لازمة للبقاء والتكاثر. الباحثون في معهد ديل مونتي لعلم الأعصاب بجامعة روتشستر يجدون أدلة جديدة لكيفية مساعدة النظام الحسي الشمي في تقييم التهديد ووجدوا العصبونات المسؤولة عن تعلم رائحة التهديد.

“نحاول فهم كيف تتفاعل الحيوانات مع الرائحة وكيف يؤثر ذلك على سلوكها في السياقات الاجتماعية وغير الاجتماعية المهددة،” قال جوليان ميكس، دكتوراه، الباحث الرئيسي في مختبر الاستشعار الكيميائي والتعلم الاجتماعي.

“بحثنا الأخير يعطينا أدوات ثمينة لاستخدامها في أعمالنا المستقبلية ويربط مجموعات محددة من الخلايا العصبية في نظامنا الشمي بذاكرة الروائح المهددة”.

تعلم شم رائحة التهديد

كيف يستجيب الدماغ لتهديد اجتماعي قد يسترشد بالرائحة. في الفئران، حدد العلماء مجموعة محددة من العصبونات في الجهاز الشمي الملحق والتي يمكنها تعلم رائحة فأر آخر يمثل تهديداً محتملاً.

هذه الموجودات تم وصفها في بحث نشر حديثاً في مجلة The Journal of Neuroscience.

“كنا نعلم أن العدوان الإقليمي يزداد في الفأر الذكر المقيم عندما يتم تقديمه مرارًا وتكرارًا لنفس الذكر،” قال كيلسي زاك، دكتوراه، وهو أول مؤلف لهذا البحث.

“أظهرت أبحاث سابقة أن هذا السلوك مسترشد بالروائح الاجتماعية-بحثنا يقدم ما نعرفه سابقاً خطوة إلى الأمام. فهو يحدد أين يحصل هذا في الجهاز الشمي. نحن نعلم الآن أن اللدونة تحدث بين الخلايا العصبية، وقد تكون التصرفات العدائية بين ذكور الفئران مدفوعة بالذاكرة التي تشكلها الرائحة.”.

وجد الباحثون أن عصبونات “مثبطة” (الخلايا العصبية التي تعمل عن طريق إسكات شركائها في المشبك) في منطقة من الدماغ مسؤولة عن تفسير الروائح الاجتماعية تصبح نشطة للغاية وتغير وظيفتها عندما يلتقي الذكور بشكل متكرر ويزيدون من عدوانهم الإقليمي. عن طريق تعطيل الخلايا العصبية المرتبطة بالمرونة العصبية – التعلم – في البصلة الشمية الملحقة، وجد الباحثون أن العدوان الإقليمي انخفض، مما يربط التغيرات في الوظيفة الخلوية في دائرة استشعار الفيرمونات في الدماغ بالتغيرات في الستجابات السلوكية للتهديدات الاجتماعية.

وقال زوك: “لقد ألغت العدائية المتصاعدة التي تظهر عادة.”.

“مما يشير إلى أن مجموعة الخلايا العصبية المثبطة الحسية المبكرة هذه تلعب دوراً حاسماً في تنظيم الاستجابة السلوكية للروائح الاجتماعية.”.

كان ميكس المؤلف الرئيسي في هذا البحث. ومن بين المؤلفين الإضافيين جينكسين وانغ، دكتوراه، من المركز الطبي بجامعة روتشستر وهيلاري كانسلر، دكتوراه، كلية الطب بجامعة فلوريدا. تم دعم البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة.

رائحة تهديد جديدة

يأتي تقييم التهديد أيضاً عندما يكتشف حيوان رائحة غير معروفة – على سبيل المثال، رائحة حيوان مفترس لم يواجهه من قبل. باحثون في مختبر الاستشعار الكيميائي والتعلم الاجتماعي وجدوا أن رائحة حيوان مفترس جديد، على سبيل المثال، رائحة أفعى لفأر تسببت في انخراط الحيوان في سلوك تقييم التهديد-لا تتصرف “خائفة” ولا “آمنة.”.

“يوفر هذا أدلة على تحفيز تقييم التهديد في الدماغ من قبل الروائح الكيميائية المنبعثة من قبل الحيوانات المفترسة،” قال جينكسين وانغ، دكتوراه، المؤلف الأول لورقة بحثية في eNeuro.

“تحديد التغييرات في أنماط سلوك الحيوانات يساعدنا على فهم كيف يتم معالجة الروائح المهددة في الدماغ بشكلٍ أفضل.”.

استخدم الباحثون التتبع بالفيديو لمراقبة حركة ووضعية الفئران التي تستكشف بيئات مألوفة بروائح مختلفة – مثل الفئران والثعابين الأخرى.

طور وانغ وزملاؤه نهج التعلم الآلي الهجين الذي ساعدهم على اكتشاف أن الفئران تستجيب لروائح الحيوانات المفترسة الجديدة بطرق فريدة ويمكن تمييزها عن كيفية تفاعل الفئران مع الروائح غير المفترسة. لم تكن هذه السلوكيات تعبر عن الخف أو الأمن بل كانت حالة تقييم.

قال ميكس، كبير مؤلفي هذه الدراسة: “تقدم هذه النتائج أدلة جديدة حول كيفية تأثير الروائح على السلوك الاجتماعي وما قد يعنيه للبقاء على قيد الحياة، لكن هذه الدراسة تقدم أيضاً أدوات جديدة من شأنها دفع هذا العلم إلى الأمام.”.

“لقد جمعنا الأساليب التي كانت تعرف قيوداً لتحسين دقة وعمق المعلومات وإمكانية تفسير الإنسان للبيانات التي تم جمعها. نعتقد أن هذا النهج سيكون مفيداً للبحث المستقبلي حول كيفية تحفيز مزيج الرائحات الكيميائية التي تعطيها الحيوانات المفترسة لتقييم التهديد في الدماغ.”.

ومن بين المؤلفين الإضافيين بانيز كارباسي، دكتوراه، وليكيانغ وانغ، دكتوراه، من المركز الطبي بجامعة تكساس ساوث وسترن.