الكيمياء العصبية

علم الكيمياء العصبية هو دراسة المواد الكيميائية ، بما في ذلك النواقل العصبية وجزيئات أخرى كالأدوية النفسية والببتيدات العصبية ، التي تتحكم في وظائف الجهاز العصبي وتؤثر فيها . يدرس هذا المجال تحديدًا ضمن علم الأعصاب كيفية تأثير المواد الكيميائية العصبية على عمل الخلايا العصبية والتشابكات العصبية والشبكات العصبية . يحلل علماء الكيمياء العصبية الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية للمركبات العضوية في الجهاز العصبي، ودورها في العمليات العصبية ، بما في ذلك اللدونة القشرية وتكوين الخلايا العصبية وتمايزها .

على الرغم من أن علم الكيمياء العصبية كعلم معترف به يُعد حديثًا نسبيًا، إلا أن الفكرة الكامنة وراءه تعود إلى القرن الثامن عشر. في الأصل، كان يُعتقد أن الدماغ كيان منفصل عن الجهاز العصبي المحيطي. وبدءًا من عام 1856، ظهرت سلسلة من الأبحاث التي دحضت هذه الفكرة، حيث تبين أن التركيب الكيميائي للدماغ يكاد يكون مطابقًا لتركيب الجهاز العصبي المحيطي. ^{[ 1 ]} وجاءت أولى الخطوات الكبيرة في دراسة الكيمياء العصبية على يد يوهان لودفيج فيلهلم ثوديشوم ، أحد رواد مجال "كيمياء الدماغ". كان ثوديشوم من أوائل من افترضوا أن العديد من الأمراض العصبية قد تُعزى إلى اختلال التوازن الكيميائي في الدماغ. كما كان من أوائل العلماء الذين اعتقدوا أنه من خلال الوسائل الكيميائية، يمكن علاج الغالبية العظمى من الأمراض العصبية، إن لم يكن الشفاء منها تمامًا. ^{[ 2 ]}

كان إرفين بيج (1901-1991) عالم نفس أمريكي نشر أول كتاب مدرسي رئيسي يركز على الكيمياء العصبية في عام 1937. كما أسس أول قسم مخصص بالكامل لدراسة الكيمياء العصبية في عام 1928 في معهد القيصر فيلهلم للطب النفسي في ميونيخ. ^{[ 3 ]}

في ثلاثينيات القرن العشرين، كان يُشار إلى الكيمياء العصبية غالبًا باسم "كيمياء الدماغ"، وكان يُعنى في معظمه باكتشاف أنواع كيميائية مختلفة دون تحديد أدوارها ووظائفها المحددة في الجهاز العصبي. يُعزى أول اختبار بيوكيميائي مرضي لأي مرض دماغي إلى فيتو ماريا بوسكاينو (1887-1978)، وهو طبيب نفسي عصبي درس مرض الفصام. اكتشف أن معالجة بول مرضاه المصابين بالفصام أو الاضطرابات خارج الهرمية أو الخرف، بمحلول نترات الفضة بنسبة 5%، ينتج عنه راسب أسود مرتبط بمستوى غير طبيعي من الأمينات. عُرف هذا باسم "تفاعل بوسكاينو". ^{[ 3 ]}

في خمسينيات القرن العشرين، أصبح علم الكيمياء العصبية تخصصًا بحثيًا علميًا معترفًا به. ^{[ 4 ]} ويعود تأسيس هذا التخصص إلى سلسلة من "الندوات الدولية للكيمياء العصبية"، وكان أول مجلد نُشر منها عام 1954 بعنوان " الكيمياء الحيوية للجهاز العصبي النامي" . ^{[ 5 ]} وقد أدت هذه الاجتماعات إلى تشكيل الجمعية الدولية للكيمياء العصبية والجمعية الأمريكية للكيمياء العصبية . وناقشت هذه التجمعات المبكرة الطبيعة الأولية للمواد الناقلة العصبية المحتملة ، مثل الأستيل كولين والهيستامين والمادة P والسيروتونين . وبحلول عام 1972، أصبحت الأفكار أكثر وضوحًا.

كانت تجربة ليفودوبا (L-DOPA) من أوائل النجاحات الكبيرة في استخدام المواد الكيميائية لتعديل وظائف الدماغ . ففي عام 1961، حقن والتر بوركماير مريضًا مصابًا بمرض باركنسون بمادة ليفودوبا . وبعد الحقن بفترة وجيزة، شهد المريض انخفاضًا ملحوظًا في الرعاش، وأصبح قادرًا على التحكم في عضلاته بشكل لم يكن قادرًا عليه منذ زمن طويل. وبلغ التأثير ذروته خلال ساعتين ونصف، واستمر لمدة 24 ساعة تقريبًا. ^{[ 1 ]}

يُعدّ النواقل العصبية والببتيدات العصبية، التي تُشكّل النشاط الكيميائي في الجهاز العصبي، أهمّ جانب في الكيمياء العصبية. فهناك العديد من المواد الكيميائية العصبية التي تُعدّ أساسية لوظائف الجهاز العصبي السليمة.

يلعب الببتيد العصبي الأوكسيتوسين ، الذي يُصنّع في الخلايا العصبية الإفرازية كبيرة الحجم، دورًا هامًا في السلوك الأمومي والتكاثر الجنسي، لا سيما قبل الولادة وبعدها. وهو بروتين طليعي يُعالَج إنزيميًا لتنشيط الببتيد العصبي في صورته الأقصر. ويشارك الأوكسيتوسين في منعكس إدرار الحليب أثناء الرضاعة الطبيعية، وانقباضات الرحم، ومحور الغدة النخامية-الوطائية-الكظرية، حيث يثبط إفراز الكورتيزول والهرمون الموجه لقشرة الكظر. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

يُعدّ الغلوتامات، وهو الناقل العصبي الأكثر وفرة، مادة كيميائية عصبية مُحفّزة، أي أن إطلاقه في الشق المشبكي يُسبب إطلاق جهد الفعل. أما حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA)، فهو ناقل عصبي مُثبّط. يرتبط هذا الحمض بالغشاء البلازمي في مشابك الخلايا العصبية، مُحفّزًا تدفق أيونات الكلوريد سالبة الشحنة إلى الداخل وتدفق أيونات البوتاسيوم موجبة الشحنة إلى الخارج. يؤدي هذا التبادل الأيوني إلى فرط استقطاب جهد الغشاء الخلوي، الناتج عن هذا التغير السالب. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

الدوبامين ناقل عصبي ذو أهمية بالغة في الجهاز الحوفي الذي ينظم الوظائف العاطفية. وللدوبامين أدوار عديدة في الدماغ، تشمل الإدراك، والنوم، والمزاج، وإنتاج الحليب، والحركة، والتحفيز، والمكافأة. ^{[ 12 ]}

السيروتونين ناقل عصبي ينظم المزاج والنوم ووظائف أخرى في الدماغ. وهو وسيط إشارات طرفي، ويوجد في الجهاز الهضمي وكذلك في الدم. وتشير الأبحاث أيضًا إلى أن السيروتونين قد يلعب دورًا مهمًا في تجديد الكبد. ^{[ 13 ]}

علم الكيمياء العصبية هو دراسة أنواع الخلايا العصبية المختلفة، وبنيتها، ووظائفها، ومكوناتها الكيميائية. وتتوسط النواقل العصبية، والببتيدات العصبية، والهرمونات، والمعدلات العصبية، وأنواع أخرى كثيرة من جزيئات الإشارة، عمليةَ التواصل الكيميائي بين الخلايا العصبية. وتنشأ العديد من الأمراض العصبية نتيجةً لاختلال التوازن في كيمياء الدماغ. فعلى سبيل المثال، في مرض باركنسون، يوجد خلل في مستوى الدوبامين في الدماغ. وتشمل الأدوية مواد كيميائية عصبية تُستخدم لتعديل وظائف الدماغ وعلاج اضطراباته. وقد يدرس عالم الكيمياء العصبية عادةً كيفية تفاعل المكونات الكيميائية للدماغ، والمرونة العصبية، والتطور العصبي، والتغيرات الفيزيائية التي تطرأ على الدماغ أثناء المرض، والتغيرات التي تطرأ عليه أثناء الشيخوخة. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

يُعدّ أحد المجالات البحثية الرئيسية في الكيمياء العصبية دراسة كيفية تأثير اضطراب ما بعد الصدمة على الدماغ. إذ يمكن أن تُحدّد تقلبات مستويات النواقل العصبية حدوث نوبة اضطراب ما بعد الصدمة ومدتها. ويُلاحظ أن تأثير الدوبامين أقل من تأثير النورأدرينالين . كما يمكن أن تؤثر مواد كيميائية عصبية مختلفة على أجزاء مختلفة من الدماغ، مما يسمح للأدوية المستخدمة لعلاج اضطراب ما بعد الصدمة بتجنّب أي تأثير غير مرغوب فيه على عمليات الدماغ الأخرى. ويُعدّ دواء برازوسين من الأدوية الفعّالة في تخفيف الكوابيس المصاحبة لاضطراب ما بعد الصدمة . ^{[ 16 ]}

• كتاب أساسيات الكيمياء العصبية على الإنترنت، قابل للبحث.]
• الجمعية الأمريكية للكيمياء العصبية
• الجمعية الآسيوية الباسيفيكية للكيمياء العصبية
• الجمعية الأوروبية للكيمياء العصبية
• الجمعية اليابانية للكيمياء العصبية