المعين

الموسوعة الحرة

في جنين الفقاريات ، المعين الدماغي هو جزء منقسم مؤقتًا من الأنبوب العصبي النامي، ضمن منطقة الدماغ الخلفي ( العصبون ) في المنطقة التي ستصبح لاحقًا المعين الدماغي . تظهر المعينات الدماغية كسلسلة من الانتفاخات الضيقة قليلاً في الأنبوب العصبي، خلف الانحناء الرأسي . في التطور الجنيني البشري ، تظهر المعينات الدماغية بحلول اليوم التاسع والعشرين.

وظيفة

في المراحل المبكرة من نمو الأنبوب العصبي، يحدث انقسام في النسيج العصبي الطلائي، يتحول إلى سلسلة من القطع العصبية. تُسمى كل قطعة منها معينًا عصبيًا. ينمو لكل معين عصبي مجموعة خاصة به من العقد العصبية والأعصاب. لاحقًا في النمو، تُشكل المعينات العصبية ما يُعرف بالدماغ الخلفي في الفقاريات. يُعبر كل معين عصبي عن مجموعة فريدة من الجينات، والتي ثبت أنها تؤثر على السلوكيات الإيقاعية بعد الولادة، مثل التنفس والمضغ والمشي. في الفئران، تبين أن تشكيل الأنبوب العصبي إلى قطع معينية عصبية قد يُنظم الظهور المكاني والزماني لمولد النمط المركزي . تُعتبر المعينات العصبية وحدات نمو ذاتية التنظيم، حيث تُحدد بعض جوانب النمط الظاهري للمعين العصبي عند تكوينه. يُعبّر كل معين دماغي عن توليفة فريدة من عوامل النسخ، ولذا فإن لكل نطاق معيني إشارات جزيئية مميزة خاصة به، والتي يُمكن نظريًا أن تُؤسس أنماطًا خاصة بالمعينات الدماغية في تمايز الخلايا العصبية. وقد تم تحديد بعض هذه التجمعات العصبية في بعض الأنواع. يُمكن للعديد من نوى الدماغ الخلفي الناضجة أن تشغل منطقة واحدة أو عدة مناطق مشتقة من المعينات الدماغية. وقد تبين أن النوى الدهليزية تمتد عبر جميع المعينات الدماغية، ويرتبط بعضها بحدودها. وباستخدام التأشير الرجعي المُفسفر، تبين أن المجموعات الدهليزية النخاعية تُقابل في الغالب معينات دماغية مفردة بدلًا من عدة مناطق معينة. كما تبين أن المجموعات الدهليزية العينية يُمكن أن ترتبط إما بمعينات دماغية مفردة أو متعددة، طالما أن المعينات الدماغية وثيقة الصلة. وكان الاستنتاج المُستخلص هو أن تجزئة الدماغ الخلفي تُساهم في طريقة إسقاط المحاور العصبية داخل الجهاز الدهليزي. أخيرًا، تبين أن الخلايا العصبية الدهليزية الشوكية تتمايز في ثلاث معينات دماغية متجاورة، تحديدًا r4 وr5 وr6. بينما تتمايز الخلايا العصبية الدهليزية العينية عبر سبع معينات، وتكون الأقل تمايزًا في f4. لا تزال آلية هذا التمايز غير معروفة، حيث تشارك أنواع عديدة من البروتينات في كل من الهجرة، والتعبير عن البروتينات، ونمو الخلايا العصبية وموتها المبرمج. كما يمكن لأنواع المستقبلات أن تُغير نشاطها ليكون خاصًا بكل خلية.

تحدد المعينات نمط النضج اللاحق للدماغ المعيني إلى أجزائه النهائية. وتُعرَّف الأجزاء النهائية بأنها الجسر والمخيخ والنخاع المستطيل .

تتكاثر الخلايا التي تُشكّل حدود انتفاخات المعينات الدماغية أسرع بكثير من تلك الموجودة في المنتصف. [ 1 ] يصعب على الخلايا الانتقال من معين دماغي إلى آخر، لذا تميل الخلايا إلى البقاء ضمن المعين الدماغي الواحد. يُنتج كل معين دماغي في النهاية نوعًا واحدًا أو أكثر من أنواع الخلايا العصبية الدهليزية. ومع ذلك، لا يعتمد ذلك بالضرورة على التجزئة. تتشكل الأعصاب الحركية وفقًا لأنماط المعينات الدماغية، ولكن يمكن أن ينشأ كل عصب إما من معين دماغي واحد أو من زوج من المعينات الدماغية المتجاورة. علاوة على ذلك، يُعتقد أن التطور الصحيح للأقواس البلعومية المختلفة يعتمد على التفاعلات مع معينات دماغية محددة. من خلال هذه الآليات، تُنتج خلايا العرف العصبي ، على سبيل المثال، من كل معين دماغي عُقدًا عصبية مختلفة، أو مجموعات من الخلايا العصبية. وقد تم تحديد مواقع العديد من هذه المعينات الدماغية إلى حد ما في أنواع أخرى غير الإنسان. على سبيل المثال، ثبت أن المنطقة r2 تُنشئ العقدة الثلاثية التوائم، بينما تُنشئ المنطقة r4 العقدة الركبية بالإضافة إلى العقدة الحلزونية وعقدة سكاربا. وتُنشئ المنطقتان r5 وr6 العصب المُبعد، ويُنشئ الجزء السفلي من r6 والجزء العلوي من r7 العقدة الصخرية. وأخيرًا، يُنشئ الحد الفاصل بين r7 وr6 العقدة الوداجية/العقدة العصبية. مع ذلك، لا يمكن تطبيق هذه الخرائط على جميع الأنواع.

أظهرت الدراسات أن عدد الخلايا العصبية في الدماغ الخلفي يزداد مع تطور الأنواع. فعلى سبيل المثال، يمتلك الفأر خلايا عصبية أكثر من البزاقة، بينما يمتلك الشمبانزي خلايا عصبية أكثر من الفأر. ويمكن افتراض أن جزءًا من هذا الاختلاف ناتج عن التكيف مع زيادة حجم النوع. كذلك، في بعض الأنواع، تكون المعينات الدماغية مجزأة بشكل واضح وتبقى كذلك لفترة طويلة. بينما في أنواع أخرى، يختفي هذا التجزؤ تدريجيًا. فعلى سبيل المثال، يمكن رصد المعينات الدماغية بالمجهر الضوئي في فئران سلالة سويس/ويبستر حتى اليوم الجنيني 10.5، لكنها تختفي في اليوم الجنيني 11.5. وتختلف المعينات الدماغية في تكوينها بين الأنواع المختلفة. فعلى سبيل المثال، تم ربط المعينتين r2 و r3 بالخلايا العصبية الحركية للعصب ثلاثي التوائم في العديد من الأنواع. ومع ذلك، لا توجد هذه العلاقة في جميع الأنواع.

لكل معين دماغي مجموعة مستقبلات خاصة به، ويمكن للمستقبلات نفسها أن تُحدث تأثيرات مختلفة. على سبيل المثال، أظهرت إحدى الدراسات وجود بروتينات تُسمى Gli1 وGli2 وGli3 تؤثر على نمو الدماغ الخلفي البطني، وهي ضرورية أيضًا لنمو الخلايا العصبية الحركية والتنظيم العصبي الصحيح في الدماغ الخلفي. مع ذلك، لم تكن أهميتها وأدوارها المحددة واضحة. من خلال تحوير البروتينين Gli2 وGli3، اللذين خضعا لدراسة خاصة، وُجد أن Gli2 وGli3 يحتويان على نطاقات تنشيط وتثبيط، بينما يحتوي Gli1 على نطاقات تنشيط فقط، وهي نطاقات نسخية بحتة. كما وُجد أن Gli2 مُنشط أقوى، بينما Gli3 مُثبط قوي. تتداخل وظائف Gli2 وGli3 فيما يتعلق بتنظيم الحبل الشوكي البطني، وهو أمر بالغ الأهمية للتنظيم الصحيح وتكوين الخلايا العصبية الحركية. وقد تجلى ذلك عندما أظهرت طفرة بروتين Gli3 انخفاضًا طفيفًا فقط في التعبير عن Olig2، بينما عند حدوث طفرة في بروتين Gli2، لم يُرصد أي تعبير عن Olig2. يُعبر عن Olig2 عادةً في المنطقة البطنية للأنبوب العصبي. تُسبب الطفرات في بروتين Gli2 ضررًا أكبر في التكوين البطني للدماغ الخلفي مقارنةً بالحبل الشوكي. يُشير هذا إلى أن Gli2 يؤدي وظائف مختلفة في الدماغ الخلفي لا يستطيع Gli3 القيام بها. كما أن لـ Gli2 وGli3 في الدماغ الخلفي النامي وظائف متميزة في نقل إشارة Shh (سونيك هيدجهوج). ويعود ذلك إلى التعديل التفاضلي للتعبير الجيني الخاص بكل معين دماغي. أخيرًا، أظهرت الدراسات أن التكوين البطني في المعين الدماغي الرابع يتأثر بشكل أقل بطفرة Gli2. يُشير هذا إلى أن هذا المعين الدماغي تحديدًا له متطلبات مختلفة لبروتينات Gli.

ثبت أن جين Hox يلعب دورًا في تكوين الأعصاب الحركية القحفية. وقد تبين أن مصير المعين الدماغي يتأثر بالتعبير التفاضلي لجين Hox. فمع حدوث طفرات في هذا الجين، تتشكل الأعصاب الحركية القحفية في مواقع مختلفة عن المعتاد، أو لا تتشكل على الإطلاق. أحد الاحتمالات هو أن جين Hox يشارك بطريقة ما في تحديد مناطق الأنبوب العصبي، وأن تعبير هذا الجين تحديدًا يرتبط بمقدار الهجرة العصبية. مع ذلك، لم يُعثر على أي ارتباط. فقد أظهرت العديد من الدراسات ارتباطًا طفيفًا، بينما أظهرت دراسات أخرى انعدامًا تامًا للارتباط. لم يكن مقدار الارتباط كافيًا لاستخلاص استنتاج قاطع. قد يكون هذا بسبب اقتصار الدراسات على جمع البيانات من فترة زمنية محدودة. احتمال آخر لانعدام الارتباط هو أن معظم الدراسات اعتمدت على التهجين الموضعي، الذي يحدد موقع النسخ الجينية فقط، وليس البروتينات. ثمة احتمال ثالث يتمثل في أن الدراسات ركزت على المعينات الدماغية كمعالم، وبالتالي ربطت نطاقات التعبير الجيني بها. ورغم أن الدراسات لم تتمكن من إثبات وجود علاقة بين الخلايا العصبية المتقاربة في المعينات الدماغية وتعبير جينات Hox، إلا أن جين Hox لا يزال عاملاً مهماً في تحديد النمط الظاهري العصبي. وقد تم التعبير عن جين Hox في الاتجاه الأمامي الخلفي بنفس التسلسل الموجود فعلياً داخل الكروموسوم، وتم تنظيم نسخه بواسطة حمض الريتينويك. تم تحديد جين Hox في جميع الفقاريات، ويزداد عدد جينات Hox المُعبر عنها كلما ابتعدت أنواع الفقاريات عن أنواع اللافقاريات. ترتبط مجموعات معينة من الخلايا العصبية بتعبير جينات Hox. على مستوى المعين الدماغي الرابع (r4)، يُشتبه في أن جين Hoxb1 هو المسؤول عن تحديد هوية خلايا المعين الدماغي الرابع.

ثبت أيضًا أن المعينات الدماغية قادرة على التأثير في موضع نمو الخلايا العصبية الشبكية النخاعية والخلايا العصبية الحركية الخيشومية. يمكن لكل معين دماغي أن يُسبب نمطًا متكررًا من الخلايا العصبية الخاصة به، بما في ذلك الخلايا العصبية الشبكية النخاعية، والتي يشترك العديد منها في خصائص مثل الموقع الإنسي الوحشي. كما تشغل الخلايا العصبية الشبكية النخاعية مناطق مختلفة في المعينات الدماغية بين الأنواع المختلفة. وقد وُجد في إحدى الدراسات أن الخلايا العصبية الشبكية في الدماغ الخلفي لسمك الجريث، والتي تشمل الخلايا البرزخية والبصلية وخلايا ماوثنر ، تنمو في مواقع محفوظة خاصة بكل معين دماغي، على غرار تلك الموجودة في سمك الزيبرا. [ 2 ] ومع ذلك، تشغل الخلايا العصبية الشبكية النخاعية مناطق مختلفة في المعينات الدماغية بين الأنواع المختلفة. كما تبين أن النوى الحركية للعصب ثلاثي التوائم والعصب الوجهي لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحدود المعينات الدماغية في سمك الجريث.

أظهرت العديد من الدراسات أن عامل نمو الخلايا الليفية (FGF) يُفرز من منطقة التماس بين الدماغ المتوسط ​​والمعين الدماغي الأول (r1). تُوجه هذه البروتينات سلوك الخلايا في الأديم العصبي المحيط. مع ذلك، لا تزال الآلية الكامنة وراء دمج الإشارة والإجراءات اللاحقة غير واضحة. وقد أظهرت الدراسات أن مستقبلات FGF، أو FGFRs، تعمل بشكل جزئي متداخل لدعم بقاء الخلايا في الأديم الظاهر الظهري، وتعزيز هوية نسيج r1، وتنظيم إنتاج مجموعات الخلايا العصبية البطنية، بما في ذلك الخلايا العصبية الدوبامينية في الدماغ المتوسط. في الفئران، بينما لم تؤثر طفرات fgfr2 وfgfr3 على نمو الدماغ المتوسط ​​وr1، تسببت طفرة fgfr1 في حدوث عيوب في الدماغ المتوسط ​​وr1.

أظهرت الدراسات أن الخلايا العصبية السيروتونينية الأولى نشأت في المعينات الأمامية. ونشأت المجموعة الأكثر ظهرية من الخلايا العصبية من المعين الأول، ويُعتقد أن النواة الرافية الخلفية - التي تتشكل من المعينات - تنشأ من المعينات الخلفية في مرحلة لاحقة قليلاً من التطور الجنيني.

تؤدي المعينات أيضًا إلى تكوين الخلايا العصبية الإسقاطية الدهليزية، والتي من المحتمل أن يتم إنتاجها في وقت مبكر نسبيًا في المراحل التطورية لجذع الدماغ.

في المعينات الدماغية، ارتبطت عوامل النسخ من عائلة T-box بالتطور السليم للخلايا المهاجرة. [ 3 ] أثناء نمو الدماغ الخلفي، تبين أن أجسام خلايا العصب ثلاثي التوائم تهاجر باتجاه الظهر الجانبي داخل المعينات الدماغية 2 و3، بينما تتحرك خلايا العصب الوجهي باتجاه الظهر الجانبي إلى المعين الدماغي 5 بالقرب من سطح الأم الحنون. تُنتَج الخلايا العصبية التي تُشكِّل نواة العصب الوجهي في المعين الدماغي 4، لكنها تتحرك على طول المحور الأمامي الخلفي للدماغ الخلفي إلى المعين الدماغي 6، وبعد ذلك تتحرك باتجاه الظهر الجانبي. تُنتَج الخلايا العصبية الدهليزية السمعية أيضًا في المعين الدماغي 4. ومع ذلك، فإن لها نمط هجرة فريد، حيث تعبر أجسام خلاياها خط الوسط إلى الجانب المقابل. من هذا، يمكن استنتاج أن فئات فرعية متعددة من الخلايا العصبية الحركية تُنتَج في مواقع محددة في الدماغ الخلفي النامي. جميعها مرتبطة بتعبير جين Tbx20. تُعبِّر الخلايا العصبية الحركية المُنتَجة في الدماغ الخلفي عن جين Tbx20 بشكل انتقائي. في طفرات Tbx20، كان نمط مناطق المعينات الدماغية والخلايا العصبية الحركية طبيعيًا عندما كانت الطفرات مشروطة وكانت الخلايا العصبية في مرحلة ما بعد الانقسام. أظهرت طفرات Tbx20 في مرحلة ما قبل الانقسام العديد من أوجه القصور في هجرة الخلايا، بما في ذلك الهجرة الظهرية الجانبية غير الطبيعية للخلايا الثلاثية التوائم، وتوقف الهجرة المماسية للخلايا العصبية الوجهية، وانعدام الهجرة عبر الخط المتوسط ​​للخلايا الدهليزية السمعية. [ 3 ] ومع ذلك، احتفظت الخلايا العصبية الحركية في الدماغ الخلفي التي تفتقر إلى Tbx20 بالقدرة على مدّ المحاور العصبية إلى المحيط. [ 3 ] لا يؤدي الإزالة الكاملة لـ Tbx20 إلى تحوّل الخلايا العصبية الثلاثية التوائم والوجهية إلى خلايا عصبية تحت اللسان. وقد ثبت أن الخلايا العصبية الوجهية تهاجر بشكل مماس من r4 إلى r6، بينما تهاجر الخلايا العصبية الثلاثية التوائم التي تُنتج في r2 بشكل ظهري جانبي غير شعاعي. تهاجر الخلايا الدهليزية السمعية على طول الخط المتوسط ​​عند النقطة r4 في ​​الجانب المقابل من الدماغ الخلفي. ويبدو أن للجين Tbx20 نشاطًا نسخياً يعتمد على السياق، مما يعني قدرته على التحكم في برامج هجرة الخلايا المختلفة الخاصة بأنواع الخلايا المختلفة. ولا بد أنه قادر على تنظيم هذه الأنماط بوسائل مختلفة.

رغم إجراء العديد من الدراسات على المعينات الدماغية عند تطعيمها بين أنواع مختلفة، إلا أن عدم الدقة وارد. أحد الأسباب المحتملة هو تلف المعين الدماغي أثناء عملية الاستئصال أو النقل أو التطعيم. سبب آخر محتمل هو اختلاط الخلايا من أنواع مختلفة بعد تطعيم المعينات الدماغية، مما قد يؤدي إلى تلوث منطقة معينة من المعين الدماغي بأخرى، على الأرجح من المعينات المجاورة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بورفيس، ديل؛ أوغسطين، جورج جيه؛ فيتزباتريك، ديفيد؛ كاتز، لورانس سي؛ لامانتيا، أنتوني-صموئيل؛ ماكنمارا، جيمس أو؛ ويليامز، إس مارك، محرران. (2001). "المعينات" . علم الأعصاب (  الطبعة الثانية). بالغراف ماكميلان. ISBN 978-0-87893-742-4.
  2. ^ موراكامي واي، باسكواليتي إم، تاكيو واي، هيرانو إس، ريجلي إف إم، كوراتاني إس (مارس 2004). “التطور القطاعي للخلايا العصبية الشبكية الشوكية والحركية الفرعية في لامبري: نظرة ثاقبة لتطور الدماغ المؤخر للفقاريات”. تطوير . 131 (5): 983-95 . دوى : 10.1242/dev.00986 . بميد 14973269 . 
  3. 1 2 3 سونغ إم آر، شيراساكي آر، كاي سي إل، وآخرون . (ديسمبر 2006). "عامل النسخ T-Box ، Tbx20، ينظم برنامجًا جينيًا لهجرة أجسام خلايا العصبون الحركي القحفي" . التطور . 133 (24): 4945-55 . doi : 10.1242/dev.02694 . PMC 5851594. PMID 17119020 .   

للمزيد من القراءة