العلماء يحيون النشاط في أدمغة الفئران المجمدة لأول مرة

العلماء يحيون النشاط في أدمغة الفئران المجمدة لأول مرة

بقلم توسين طومسون ومجلة الطبيعة

أحد المجازات المألوفة في الخيال العلمي هو المسافرون عبر الزمن المحفوظون بالتبريد، حيث يتم تجميد أجسادهم بشدة في الرسوم المتحركة المعلقة، ثم يتم إذابتها وإيقاظها في عقد أو قرن آخر بكل قدراتهم العقلية والجسدية سليمة.

لقد أظهر الباحثون الذين يحاولون التجميد المبرد وإذابة أنسجة المخ لدى البشر والحيوانات الأخرى -معظمهم من الفقاريات الصغيرة- أن الأنسجة العصبية يمكن أن تنجو من التجميد على المستوى الخلوي، وبعد الذوبان، تعمل إلى حد ما. لكن لم يكن من الممكن استعادة العمليات الضرورية لأداء الدماغ السليم بشكل كامل، مثل إطلاق الخلايا العصبية، واستقلاب الخلايا، ومرونة الدماغ.

لقد أظهر فريق في ألمانيا الآن طريقة للحفظ بالتبريد وإذابة أدمغة الفئران التي تترك بعض هذه الوظائف سليمة. الدراسة التي نشرت في 3 مارس وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، تفاصيل استخدام المؤلفين لطريقة تسمى التزجيج، والتي تحافظ على الأنسجة في حالة تشبه الزجاج، إلى جانب عملية الذوبان التي تحافظ على الأنسجة الحية.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

“إذا كانت وظيفة الدماغ خاصية ناشئة في بنيته الجسدية، فكيف يمكننا استعادتها بعد التوقف التام؟” يتساءل ألكسندر جيرمان، طبيب الأعصاب بجامعة إرلانجن نورمبرج في ألمانيا والمؤلف الرئيسي للدراسة. ويقول إن النتائج تشير إلى إمكانية حماية الدماغ يومًا ما أثناء المرض أو في أعقاب الإصابة الشديدة، وإنشاء بنوك الأعضاء، وحتى تحقيق الحفظ بالتبريد لكامل الجسم للثدييات.

يوافق مريتيونجاي كوثاري، الذي يدرس الهندسة الميكانيكية في جامعة نيو هامبشاير في دورهام، على أن الدراسة تقدم أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا في مجال حفظ أنسجة المخ بالتبريد. ويقول: “هذا النوع من التقدم هو ما يحول الخيال العلمي تدريجيًا إلى إمكانية علمية”. ومع ذلك، يضيف أن التطبيقات، مثل تخزين الأعضاء الكبيرة أو الثدييات الكبيرة على المدى الطويل، تظل بعيدة كل البعد عن قدرات الدراسة.

محفوظة للمستقبل

السبب الرئيسي الذي يجعل الدماغ يكافح للتعافي بشكل كامل من التجميد هو الضرر الناجم عن تكوين بلورات الثلج. تؤدي هذه إلى إزاحة أو ثقب البنية النانوية الدقيقة للأنسجة، مما يؤدي إلى تعطيل العمليات الخلوية الرئيسية. يقول جيرمان: “بعيدًا عن الجليد، يجب أن نأخذ في الاعتبار عدة اعتبارات، بما في ذلك الإجهاد الأسموزي والسمية الناجمة عن المواد الواقية من البرد”.

تحول جيرمان وزملاؤه إلى طريقة خالية من الجليد للحفظ بالتبريد تسمى التزجيج في محاولة للحفاظ على وظائف المخ. يعمل التزجيج على تبريد السوائل بسرعة كافية لاحتجاز الجزيئات في حالة غير منظمة تشبه الزجاج قبل أن تتاح لها فرصة تكوين بلورات الجليد. يقول جيرمان: “أردنا أن نرى ما إذا كان من الممكن استئناف الوظيفة بعد التوقف الكامل للحركة الجزيئية في الحالة الزجاجية”.

لقد اختبروا طريقتهم أولاً على شرائح يبلغ سمكها 350 ميكرومترًا من أدمغة الفئران، والتي تضمنت الحُصين، وهو مركز الدماغ الأساسي للذاكرة والملاحة المكانية. تمت معالجة شرائح الدماغ مسبقًا في محلول يحتوي على مواد كيميائية للحفظ بالتبريد قبل تبريدها بسرعة باستخدام النيتروجين السائل عند درجة حرارة -196 درجة مئوية. ثم تم حفظها في الثلاجة عند درجة حرارة -150 درجة مئوية في حالة تشبه الزجاج لمدة تتراوح بين عشر دقائق وسبعة أيام.

وبعد إذابة شرائح الدماغ في محاليل دافئة، قام الفريق بتحليل الأنسجة لمعرفة ما إذا كانت قد احتفظت بأي نشاط وظيفي. أظهر الفحص المجهري أن الأغشية العصبية والأغشية العصبية كانت سليمة، ولم تكشف اختبارات نشاط الميتوكوندريا عن أي ضرر أيضي. وأظهرت التسجيلات الكهربائية للخلايا العصبية أنه على الرغم من الانحرافات المعتدلة مقارنة بالخلايا الضابطة، فإن استجابات الخلايا العصبية للمحفزات الكهربائية كانت قريبة من الطبيعية.

ولا تزال مسارات الخلايا العصبية في الحصين تظهر تقوية التشابكات العصبية، أو “التقوية طويلة المدى” التي تكمن وراء التعلم والذاكرة. ومع ذلك، نظرًا لأن هذه الشرائح تتحلل بشكل طبيعي، فقد اقتصرت الملاحظات على بضع ساعات.

قام الفريق بتوسيع نطاق الطريقة لتشمل دماغ الفأر بأكمله، وإبقائه في حالة زجاجية عند -140 درجة مئوية لمدة تصل إلى ثمانية أيام. ومع ذلك، يحتاج البروتوكول إلى التغيير والتبديل المتكرر لتقليل انكماش الدماغ والسمية من المواد الواقية من البرد.

عندما تم إذابة الأدمغة، تم إعداد شرائح الدماغ وأكدت التسجيلات من الحصين أن المسارات العصبية – بما في ذلك مسارات الحصين المشاركة في الذاكرة – قد نجت ويمكن أن تخضع لتقوية طويلة المدى. ومع ذلك، نظرًا لأن التسجيلات تم إجراؤها باستخدام شرائح من أنسجة المخ، لم يتمكن الباحثون من قياس ما إذا كانت ذكريات الحيوانات قد نجت من الحفظ بالتبريد.

لا يزال الخيال العلمي

يقوم جيرمان وفريقه بتوسيع طريقتهم من الفئران إلى أنسجة المخ البشري. ويقول: “لدينا بالفعل بيانات أولية تظهر قابلية البقاء في الأنسجة القشرية البشرية”. ويستكشف الفريق أيضًا كيفية استخدام طريقة التزجيج لحفظ الأعضاء بأكملها بالتجميد، وخاصةً القلب.

ومع ذلك، يشير كوثاري إلى أن معدل النجاح كان منخفضًا في بروتوكول الدماغ الكامل، وأن النتائج قد لا تترجم مباشرة إلى أعضاء بشرية أكبر حجمًا، وهو ما يمثل تحديات أخرى. يقول كوثاري: “ترتبط بعض هذه التحديات بالقيود المفروضة على انتقال الحرارة والضغوط الميكانيكية الحرارية العالية التي قد تسبب التشقق”.

ويضيف جيرمان أن «حلول التزجيج الأفضل وتقنيات التبريد وإعادة التدفئة ستكون ضرورية قبل أن نتمكن من تطبيق هذه المبادئ على الأعضاء البشرية الكبيرة».

تم نسخ هذه المقالة بإذن وكان نشرت لأول مرة في 11 مارس 2026.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.