جعل الفأر أكثر ذكاءا

قدرة الدماغ على التغير والتلائم مسألة مركزية في التطور والتعلم والتذكر، وتمكن االعلماء اليوم من الوصول الى طرق التحكم بعملية تغير الدماغ الامر الذي سمح لهم التوصل الى الحصول على سر تحسين القدرة على التذكر والتعلم، الامر الذي يجعلهم قادرين على تعظيم قدرة الدماع من خلال تعديل جيني او بواسطة العقارات الموجهة، ليس فقد لدى الانسان وانما لدى الحيوان ايضا، فهل يصبح الحيوان مفكر؟.



في السنوات الاخيرة تمكن الباحثين من تشخيص مايزيد عن 30 جين، في نسختهم المُعدلة ، قادرين على جعل الفئران تتذكر وتتعلم وتحل المعضلات بشكل افضل. هذه الجينات المُعدلة بواسطة البشر تقدم للدماغ إمكانيات افضل للتغير بحيث يستطيع ضبط تيارات الاشارات العصبية ليتذكر الاحداث او ليحل بعض المعضلات. النتائج المُقدمة من الجينات المُعدلة يمكن الوصول اليها ، في بعض الحالات، ايضا عن طريق تأثيرات كيميائية على الجينات الطبيعية. ومن حيث ان الميكانيزم البيلوجي في الفئران يتشابه كثيرا مع مثيله في الانسان يقدم لنا ذلك الامكانية لتطوير عقاقير قادرة على تحسين وتقوية قوانا العقلية. ومنذ الان اصبح العقار المسمى Ritalin مفضل لدى الاصحاء الذين لايعانون من مرض التشوش والتشتت في الانتباه والتركيز والنشاط العقلي ADHD, لكونه يحسن القدرة على التركيز والذاكرة. في ذات الوقت علينا الانتباه الى ان التحسن، على المدى الطويل، يمكن ان يؤدي الى ضربة عكسية، إذ كلا من التحسين الجيني والعقار يمكن ان يكون لهم تأثيرات جانبية لم يجري دراستها لحداثة الطرق.

الفأر دوجييه Doogie, بني اللون ناعم وصغير، تماما مثل بقية الفئران. وطالما هذا الفأر متروك في المختبر يعيش بدون تحديات، نجد سلوكه لايختلف عن سلوك بقية الفئران. ولكن عندما يوضع امام مهمات وتحديات مثلا ان يجد مخرجا في نفق متعدد الممرات او ان يجري تمرينه على التفاعل مع صوت محدد نجده يتفوق بالمقارنة مع بقية الفئران. ذكاء هذا الفأر يرجع الفضل فيه الى البروفيسور Joe Z. Tsien, من جامعة برينستون في نيوجيرسي. بواسطة التعديل الجيني قام بتغيير جين واحد نشط في الدماغ لدى جميع الثدييات، وكان ذلك كافيا لرفع المستوى العقلي لدى الفأر الى مستويات جديدة. وعند إضافة نسخة اخرى من الجين NR2B تصبح الخلايا الدماغية للفأر افضل في القدرة على التلائم والانسجام وهي خاصية مفتاحية للتذكر والتعلم.

النسخة الجديدة من الجبين، بما تحمله من ارتفاع بمستوى العقل، انتقلت الى اجيال الفأر دوجييه بالوراثة، وهذا القطيع من الفئران الذكية جرى اختباره من قبل البروفيسور تسين وزملائه بعدة طرق من بينهم طريقة Morris water maze, (المتاهة المائية). في هذه المتاهة جرى اطلاق فأر في حوض مائي يوجد فيه مساحة صغيرة يمكن الوقوف عليها ومخفية تحت سطح الماء. في المرة الاولى يضطر الفأر الى السباحة في كل الحوض حتى يعثر بالصدفة على المنطقة الصغيرة القادر على الوقوف فيها. في المرة الثانية يملك فرصة الوصول الى المنطقة بسرعة اذا تذكر موقعها، من خلال تذكر موقعها بالنسبة لحائط الحوض. في المرة الاولى كانت محاولة دوجيية لاتختلف عن بقية الفئران، واحتاج الى 55 ثانية للعثور على الرصيف. في المرة الثالثة اصبح الفرق واضحا للغاية بينه وبين بقية الفئران واحتاج الى 25 ثانية بالمقارنة مع 35 ثانية لبقية الفئران.

في اختبار اخر حيث جرى فيه اطلاق صوت عالي مباشرة قبل ارسال تيار كهربائي خفيف على ارض القفص الحديدي كان دوجييه الاسرع في تعلم العلاقة بين صفارة الانذار وبين التيار الكهربائي وقام بالاستعداد لتلقي التيار من خلال الوقوف ثابتا بلا حركة مباشرة بعد انطلاق الصوت. هذا التصرف حركة انعكاسية طبيعية في وقت الخطر حيث يتعلم الفأر ارتباط الصوت بهجوم طائر جارح. وعندما لايحدث ما يبعث على الخوف بعد صدور الصوت يتعلم الفأر بالتدريج الانفكاك من ردة فعل لاقيمة لها، وفي هذه التجربة اثبت دوجييه سرعة في التعلم بالمقارنة مع بقية الفئران، إذ منذ المرة الاولى التي صدر فيها صوت بدون ان يتبعها تيار كهربائي اصبحت ردة فعله اخف، في حين ان البقية احتاجوا الى اربعة مرات لاستنتاج الحكمة.

في السنوات العشرة الاخيرة تمكن الباحثون من العثور على مالايقل عن 33 جين، في نسختهم المُعدلة تجعل هذه الجينات الفئران اكثر ذكاء. وعلى الرغم من انها جينات مستقلة عن بعضها ظهر انها تملك شئ واحد مشترك: انها تلعب دورا في قدرة خلايا الدماغ على ارسال الاشارات الكهربائية الى نهاية هدفها. بهذا الشكل تكون هذه الجينات المُعدلة بشريا قادرة على تغيير الطريق الذي تسلكه اشارات المعلومات الكهربائية في الطرق العصبية الدماغية. هذه الخاصية مهمة على طريق تحسين التعلم والذاكرة، اللذان يتطلبان اقوى واسرع الروابط بين الخلايا العصبية ليتعاونوا على توصيل وحفظ المعلومة.

لهذا السبب يقوم الدماغ بإنشاء طرق التواصل العصبية بحيث يتمكن من ارسال كم من الاشارات العصبية من خلال المسالك التي تستخدم غالبا ، في حين لاتوجد ذات الامكانية على ارسال ذات الكم من الاشارات بين الخلايا العصبية التي نادرا ما تتراسل مع بعضها. بشكل مبسط يمكن القول ان الشخص المفكر يملك روابط عصبية متعددة بين المركز الدماغي المسؤول عن اللغة وبين مركز التفكير الابداعي، في حين ان العامل اليدوي يملك روابط تواصلية قوية بين المركز الذي يعطية القدرة على التحكم بالحركة وبين مركز مشاعر البعد وتقدير الانسجام. مثلا اذا اصبح العامل اليدوي مهتم بالكتابة يجب على الروابط العصبيية في الدماغ ان يعاد بناءها بالمعنى الحرفي للكلمة، قبل ان تنساب الكلمات والتعابير بسهولة.

الدماغ يستخدم العديد من الميكانيزمات البيوكيميائية من اجل زيادة كمية المعلومات المرسلة بين خليتين عصبيتين. احدى اهم هذه الميكانيزمات تسمى long-term potentation, LTP, ويجعل من السهل على خليتين عصبيتين متصلتين مع بعضهم ان يقومان بتبادل الاشارات العصبية من خلال مستقبلاتهم العصبية على حافة النهايات العصبية. (synap). هذه المستقبلات العصبية هي نقاط التواصل وتبتعد قليلا عن بعضها. ومن اجل ان تتمكن الاشارة الكهربائية من الانتقال لابد لها في احدى النهايات ان تتحول الى اشارة كيميائية على شكل مادة صادرة عن الخلية العصبية لتنتقل فوق المسافة الفاصلة الى الى الخلية العصبية الثانية. هناك يجري التقاطها من قبل مُستقبِل ليجري " ترجمتها" الى اشارة عصبية كهربائية قادرة على الاستمرار في الانتقال.

من اجل تقوية الرابطة بين خليتين عصبيتين يمكن للدماغ بمساعدة LTP ان يزيد من كمية المادة المنبعثة عن الخلية الاولى امام الانتقال الى الخلية العصبية الثانية. الكثير من المركبات قادرة على تنشيط المستقبلات في الخلية العصبية الثانية او ينشط المستقبل نفسه مرات متوالية ومتعددة، بحيث ان المركبات الاشعارية الاضافية يمكن استغلالها بفعالية اكبر من اجل ارسال المزيد من الاشارات العصبية من خلال الخلايا العصبية. عندما يقوم شخص بالتمرن على ضرب مسمار بمطرقة يستخدم الدماغ ميكانيزم LTP من اجل تقوية جميع القنوات العصبية الضرورية لاقامة الاتصال. هذا الامر يسهل مهمة الدماغ في الوصول الى اقامة طرق مباشرة واكثر سرعة. الميكانيزم المذكور تستمر فعاليته لمدة طويلة خلالها يجري إعادة بناء طرق التواصل العصبي ببطء، ولهذا السبب تكون الطرق العصبية مُنشطة لاسابيع وحتى اشهر. وحتى لو لم يستخدم المرء المطرقة لبضعة ايام يبقى الطريق مُنشط لفترة من الزمن. وعند العودة لاستخدام المطرقة يستطيع الدماغ بسرعة ارسال الاشارة في القنوات الصحيحة ليسمح بإصابة المسمار من المرة الاولى.

المبدأ الذي يقف خلف ميكانيزم LTP جرى اكتشافه للمرة الالى عام 1966 من قبل الباحثين النرويجيين Terje Lömo, Per Larsson, من جامعة اوسلو. لقد قاموا بوصف الظاهرة لدى الفئران بعد قيامهم بفحص الهيبوكامبوس الداخل في عملية الذاكرة البعيدة المدى. ومنذ ذلك الوقت اصبح واضحا اهمية دور LTP للتعلم والتذكر في العديد من اقسام الدماغ، وانه على الاغلب موجود لدى العديد من الثدييات. لهذا السبب من المنطقي اعتبار ان تعديل وراثي او تتدخل جراحي قادر على التاثير على فعالية ميكانيزم LTP لدى الفئران له التأثير نفسه على الانسان. بالتأكيد لايوجد مجال لاجراء تغيير جيني على الانسان، ولكن من خلال التحكم بهذا الميكانيزم لدى الفئران نتأمل ان نعثر على عقار له الفعالية نفسها لاستخدامه على الانسان.

حتى الان تمكنت الدراسات على الفئران من إعطاء معلومات مفصلة عن الجينات التي من خلال LTP يمكن لها ان تؤثر على مستوى العقل. عند إضافة جين اخر من نوع NR2B الى دماغ دوجييه تزداد كمية NMDA-receptor, وتطول فترة تنشيطهم. هذه المستقبلات تتموضع على نهاية سيناب الخلية العصبية الثانية (المُستقبلة) وتلتقط المادة الاشارية التي تنبعث عن الخلية العصبية الاولى (المُرسلة) لنقل الرسالة الكهربائية. دوجييه يحصل على اعلى العلامات تقريبا في جميع الاختبارات، في حين ان فأر اخر جرى تحسين جين اخر لديه، وظيفة الجين ان بإفراز وبعث كمية كبيرة من المادة الاشعارية من الخلية العصبية الاولى (المُرسلة)، حصل ايضا على مستوى ذكاء عالي. هذا الفأر جرى تطويره عام 2005 من قبل الباحث Alcino Silva من جامعة كاليفورنيا وحصل على جين من نوع H-ras. هذا يعني ان عملية التعلم والتذكر يمكن تحسينها من خلال تغيير الخصائص عند الخلية العصبية الاولى او الثانية في نقطة التقائهم. كلا الامرين يمكن فعلهم بعدة طرق حسب الجين المُعدل الذي سيجري استخدامه.

غير انه لسنا مضطرين لاستخدام طرق متطرفة مثل التعديل الجيني من اجل تحسين قدرة التعلم والتذكر. عام 2009 تمكن الباحث الجنوب افريقي Brian Harvey, من الاعلان عن عقار تحت الاسم التجريبي Org 26576 لديه التأثير نفسه الذي لدى الجين المعدل. على مدى 12 يوما قام بحقن جرعات خفيفة من العقار في الجرذان في ات الوقت الذي خضعوا فيه للاختبار في تجربة المتاهة المائية. النتائج كانت مذهلة، لقد تمكنت الجرذان منذ البدايات من العثور علىالرصيف المخفي تحت الماء. غير ان الفعالية الاكبر حدثت عندما ترك الباحثون الجرذان لمدة بضعة ايام ثم عرضوهم للتجربة. الجرذان التي لم تحصل على جرعة من العقار نسيت مكان الرصيف المخفي، في حين ان البقية تذكروا المكان بسرعة.

العقار اعلاه هو ampakin, اي مادة تقوم بتنشيط مُستقبل (receptor) آخر في الخلية العصبية من نوع AMPA, وهو ايضا يشارك في ميكانيزم LTP. هذا العقار جرت تجربته من قبل شركات الدواء لرؤية تأثيراته في مجال مكافحة الامراض العقلية والعصبية مثل الازهيمير والباركينسون والشيزوفرينيا. في تعاون مع شركة ادوية قامت مجموعة من الباحثين الهولنديين عام 2007 بتقديم ampakinen farampator مجموعة من كبار السن الاصحاء وبعد ذلك اختبروهم في حل جملة من المعضلات. في احدى الاختبارات كان على المجموعة ان تنظر الى صفحة بها الارقام من واحد الى تسعة ولكل رقم رمزه الخاص به الى جانبه. بعد ذلك يقرؤون صفيحة طويلة ممتلئة بالارقام المختلطة، وعليهم ان يكتبوا الرموز الى جانب كل رقم بسرعة قدر الامكان. النتيجة اظهرت ان العقار قدم تحسنا كبيرا على الذاكرة القصيرة الاجل، حيث الاشخاص الذي تجرعوا العقار توصلوا الى نتائج ممتازة بنسبة 68% بالمقارنة مع المجموعة التي لم تتجرع العقار. في ذات الوقت ظهر ان العقار لايملك فعالية طويلة الامد اذا انتظر لمة نصف ساعة مثلا. والتحليلات اظهرت امورا مثيرة للقلق. لقد ظهر ان هذا العقار ادى الى هبوط في الذاكرة الطويلة الامد المسماة episodiskt, بنسبة 20%، وهذا الامر جرى اكتشافه من خلال اختبارين اخرين.

وكما يبدو، فإن حبة واحدة قادرة على تحسين الذاكرة القصيرة بوضوح ولكن على حساب الذاكرة الطويلة الامد. وحتى التدقيق في النتائج التي يقدمها الجين المُعدل يظهر لنا ان ليس كل تحسن هو على الدوام خير. ذاكرة محسنة يمكن ان تؤدي، كمثال، الى صعوبة نسيان المعلومات الغير ضرورية. هذا الامر ادى في العديد من الحالات الى توتر لدى الفئران، لكنهم يستمرون بتذكر العديد من الاشارات التحذيرية، ولذلك غير قادرين على الارتخاء. على النمط نفسه ادى الجين المُحسن الى تحسين القدرة على التحليل والاستنتاج الامر الذي ادى الى ان الفأر بسرعة قادر على تنفيذ مهمة معقدة مثل المتاهة المائية، ولكن، وفي نفس الوقت، يصعب عليه الخروج من متاهة بسيطة، لكونه يفكر كثيرا في الحل عوضا عن ان يحلها بالمبادرة.

لهذا السبب الكثير من الباحثين يعمهم القلق من ان يقوم اشخاص اصحاء بإستخدام العقارات لتحسين قدراتهم العقلية. المجلة العلمية Nature اجرت استفتاء عام 2008 بين قراءها عما إذا كانوا يستخدمون العقارات المنشطة للقدرات العقلية. كانت العقارات المشار اليها هي مجموعة modafinil (Provigil), metylfenidat (Ritalin), والتي تستخدم لمعالجة امراض النوم (narkolepsi), إضافة الى ADHD. كلا المادتين تقومان بتحسين القدرة على التركيز ولكن تأثيرهم ليس من خلال ميكانيزم LTP, والعلماء لازالوا يجهلون ميكانيزم التأثير على الضبط. الاستفتاء اظهر ان ثلث المشاركين من جميع الفئات العمرية يستخدمون بإنتظام على الاقل مادة واحدة منهم، والعديد منهم لم يكن يمل اي تشخيص طبي. لقد كانوا اصحاء وتعاطوا العقارات فقط من اجل تحسين القدرات العقلية في ظروف الامتحانات مثلا.

منذ عام 1997 برهن الباحث Trevor W. Robbins, الباحث في مجال الامراض العقلية وقدرات الاستيعاب والتعلم من جامعة كامبريدج البريطانية، ان مجموعة مركبات modafinil قادرة على تحسين بعض القدرات العقلية عند الاشخاص الاصحاء، ولكنهم ليسوا على الدوام سيحصلون على فائدة من تعاطي العقار. في تجربتين الاولى تسمى "Towr of London" والثانية تسمى "spatial span", ظهر ان الاشخاص المشاركين حصلوا على افضلية من تعاطي حبة تحتوي على 20 مللغرام من المادة اعلاه قبل نصف ساعة من التجربة. عند إعادة تجربة "spatial span" مرة ثانية من قبل نفس الاشخاص بعد اسبوعين من المرة الاولى وعلى الرغم من امتلاكهم تجربة سابقة يفترض ان تكون لصالحهم ظهر انهم لم يتمكنوا من الاستفادة من ذلك إذا تعاطوا العقار. الذين لم يتلقوا الحبة انجزوا العمل بأخطاء اقل من الذين تعاطوا العقار. لقد ارتكبوا ستة اخطاء مقابل اربعة اخطاء لدى نموذج المقارنة. وحتى اشخاص تجربة برج لندن تمكنت مجموعة المقارنة من التفوق على مجموعة متعاطيي العقار للمرة الثانية.

الباحث يفسر النتائج على ان مادة modafinil لها تأثيرين مختلفين على عمل الدماغ. الذي يأخذ جرعة من العقار لمساعدته على حل المعضلة يصبح في ذات الوقت قليل الصبر. في المرة الاولى يقوم بالتركيز والتفكير في المعضلة بحيث يحلها افضل من الاخرين، ولكن في المرة الثانية لم تعد المعضلة جديدة، ولايصبح لديه صبر للتفكير بتركيز كما في المرة الاولى وانما يسارع للعمل قبل التفكير الامر الذي يوقعه في اخطاء اكثر.

هذا الامر ادى بالباحثة Martha J.Farah, من جامعة بنسلفانيا الى التحقق من نوع الاصحاء الذي يمكن لهم ان يستفادوا من هذا العقار. لقد قامت بتجربتها على العقار Adderal, والذي ينتمي الى مركبات الامفيتامين مثل العقار ريتالين الذي يستخدم في معالجة ADHD. عام 2009 نشرت نتائج ابحاثها ليظهر ان فعالية العقار اديرال مرتبط بالقدرات العقلية الخاصة للمستخدم. الاشخاص الذين في الاساس حققوا نتائج سيئة في الاختبارات المختلفة، كانوا يعايشون مشاعر ايجابية من تناول العقار، في حين ان الاذكياء توصلوا الى نتائج سيئة من تعاطي العقار. هذا الامر جرى تفسيره على ان الدماغ يحتاج الى خلق انسجام بين العديد من العوامل ليتمكن من انتاج افضل النتائج الممكنة. مثلا في بعض الاحيان يكون من المفضل التركيز على التفاصيل الصغيرة وفي احيان اخرى من المفضل التمكن من امتلاك نظرة عامة. جميع الاشخاص يملكون قدرات تخصهم وحدهم في مجال الذاكرة القصيرة والطويلة والتفكير التجريدي وتصور الابعاد، ولذلك لايمكن ان تكون جيدة في كل الاشياء بنفس المستوى. وإذا تناول المرء عقار لتحسين احدى العوامل سيؤدي ذلك الى خلخلة التوازن في بقية العوامل، الامر الذي يضع الدماغ امام ظروف عمل جديدة ومختلفة. لهذا السبب من الصعب التنبأ بالنتائج المترتبة على تعاطي الاصحاء لعقار جرى تحضيره ليناسب اشخاص مصابين بفقدان التوازن في القدرات العقلية.