9 دقیقه
یافتههای کلیدی
یک مطالعهٔ تازه که در نشریه Molecular Biology and Evolution منتشر شده، ارتباط فراوانی نسبی اختلالات طیف اوتیسم را با تغییرات تکاملی در مغز انسان نشان میدهد. پژوهشگران با بهرهگیری از مجموعهدادههای توالییابی RNA در سطح هستهٔ تکسلولی میان گونهها توانستند تغییرات ژنتیکی و سلولی سریع را در لایههای بیرونی قشر مغز انسان شناسایی کنند. برجستهترین تغییرات در جمعیت نسبتاً رایجی از نورونهای تحریکی رخ داد که بهعنوان نورونهای L2/3 intratelencephalic (L2/3 IT) شناخته میشوند، و بسیاری از ژنهایی که در انسان بهسرعت تغییر یافتهاند، پیشتر با اوتیسم مرتبط گزارش شدهاند. نویسندگان مطالعه پیشنهاد میکنند که انتخاب طبیعی روی این ژنها ممکن است منجر به یک «معاملهٔ تکاملی» شده باشد: اصلاحاتی که تواناییهای زبانی و شناختی پیشرفته را پشتیبانی کردند، احتمالاً همزمان تنوع عصبی را افزایش داده و حساسیت به اوتیسم را بالا بردهاند.
ژنهای مرتبط با اوتیسم در انسان سریعتر تکامل یافتهاند و در شکلدادن به الگوهای منحصربهفرد رشد مغزی و تواناییهای زبانی نقش داشتهاند. این مبادلهٔ ژنتیکی ممکن است هم تغییردهی تنوع عصبی را تقویت کرده و هم موتور توسعهٔ تفکر پیچیدهٔ انسانی را روشن کرده باشد.
پیشزمینهٔ علمی و روشها
پیشرفتهای اخیر در تکنیکهای توالییابی RNA در سطح تکسلول و تکهسته امکان شناسایی و مقایسه انواع سلولی مجزای نورونها میان گونهها را با دقت بیسابقهای فراهم کرده است. تیم تحقیق با تحلیل مجموعهدادههای منتشرشده از سه ناحیهٔ مغزی پستانداران، نقشهٔ تفاوتهای بیان ژن را در کلاسهای سلولی میان انسان و سایر انسانمانندها (آپها) بهدست آورد. تمرکز اصلی پژوهش بر نرخهای تکاملی برای انواع سلولی خاص و همچنین بر ژنهایی بود که پیشتر در اختلال طیف اوتیسم (ASD) دخیل شناخته شدهاند.
نورونهای L2/3 IT نوع غالبی از سلولهای تحریکی در لایههای بیرونی قشر هستند که در ارتباطات درونقشری و شبکههای قشری برد-دور نقش دارند؛ شبکههایی که زیربنای زبان و شناخت بالاتر بهشمار میآیند. محققان دریافتند که پروفایل مولکولی این نورونها در خطسیر تکاملی انسان نسبت به سایر آپها اختلاف و واگرایی قابلتوجهی نشان میدهد. بهطور همزمان، ژنهای مرتبط با ASD بهطور نامتناسبی تحت سیگنالهای تکامل شتابیافته و انتخاب طبیعی در خط انسانی قرار گرفته بودند.
کشفیات کلیدی و تفسیر تکاملی
مطالعه سه مشاهدهٔ بهمپیوسته را مطرح میکند: اول، پروفایل مولکولی نورونهای L2/3 IT در انسان بهسرعت تغییر کرده است؛ دوم، ژنهایی که با اوتیسم پیوند دارند نشانههایی از تکامل شتابیافته در شاخهٔ انسانی نشان میدهند؛ و سوم، این تغییرات ژنتیکی نشانههایی دارند که با انتخاب طبیعی مثبت همخوانی دارد. در مجموع، این یافتهها نشان میدهند که برخی از تغییرات ژنتیکی که قشر انسان را منحصربهفرد کردهاند، همزمان باعث افزایش تنوع در نتایج رشد عصبی شدهاند.
نویسندگان هشدار میدهند که رابطهٔ علیّت مستقیم هنوز نامشخص است. مشخص نیست کدام ویژگیهای شناختی یا آناتومیک دقیقاً مورد انتخاب قرار گرفتهاند و یا چگونه تغییر عملکرد ژنها بهصورت مشخص مزیت تناسبی تولید کرده است. با این حال، مقاله اشاره میکند که بسیاری از ژنهای مرتبط با اوتیسم در تنظیم زمانبندی تکاملی و رشدی نقش دارند. نوزادان و کودکان انسانی نسبت به شمپانزهها دورهٔ بلوغ مغزی پسازاینتال طولانیتری را نشان میدهند، و طولانیتر شدن دورهٔ تکامل مغز ممکن است پنجرهٔ زمانی طولانیتری برای تأثیرگذاری محیطی روی مدارهای عصبی مهم برای زبان و تفکر انتزاعی فراهم کرده باشد.
برای مثال، اگر یک جهش انسانی باعث کندتر شدن یا تعویق در تشکیل سیناپسها در یک زیرمجموعهٔ نورونی شود، ممکن است فرصتهای بیشتری برای یادگیری اجتماعی و تطبیق شبکههای زبانی فراهم آورد. اما همان تغییر میتواند در افراد دیگر منجر به مسیرهای تکاملی توسعهای متفاوت شود که با معیارهای بالینیِ اوتیسم همخوانی دارد؛ اینگونه سناریوها نمونههایی از راهاندازی معاملهٔ تکاملی را نشان میدهند که بین توانمندسازی ویژگیهای پیچیده و افزایش ریسکهای عصبی نوسانی نوسان دارد.
پیامدها برای زبان، شناخت و تنوع عصبی
توانایی تولید و درک زبان از ویژگیهای شاخص انسان است که وابسته به شبکههای پیچیدهٔ قشری است. از آنجا که اوتیسم و برخی شرایط روانپزشکی مرتبط غالباً بر ارتباطات اجتماعی و شناخت اجتماعی تأثیر میگذارند، این مطالعه احتمال انتخاب برای زبان پیشرفته و شناخت انعطافپذیر را مطرح میکند که ناخواسته ممکن است ریسک توسعهٔ عصبی غیرمعمول را افزایش داده باشد.
مهم است که این نتایج را صرفاً بهعنوان هزینهٔ زیستی منفی برای اوتیسم تلقی نکنیم. بهجای آن، میتوان اوتیسم را بخشی از طیف طبیعیِ تغییرپذیری انسانی دید که با نوآوریهای تکاملی پیوند دارد. از منظر بالینی، فهم اینکه کدام انواع سلولی و کدام مسیرهای مولکولی بیشترین تغییر را تجربه کردهاند میتواند به اولویتبندی هدفها برای پژوهشهای مکانیزمی رشد، تشخیص زودهنگام و مداخلات شخصیشده کمک کند. بهعنوان نمونه، اگر مسیرهای سیناپتوژنتیک خاصی در L2/3 IT بیشترین تغییر را نشان دهند، مطالعات بعدی میتوانند این مسیرها را بهعنوان اهداف بالقوهٔ درمانی یا زیستنشانگرهای تشخیصی بررسی کنند.
از دیدگاه توسعهای، طولانیتر شدن پنجرهٔ رشد مغز ممکن است به بروز توانمندیهای زبانی بیشتر منتهی شده باشد؛ اما همین پنجرهٔ طولانیتر امکان بروز مسیرهای رشد متنوع را نیز افزایش میدهد. بنابراین، همان پیشروی تکاملی که تواناییهای فرهنگی و زبانی پیچیده را ممکن ساخت، میتواند بهصورت نامطلوبی بارورکنندهٔ اشکال متنوعتری از توسعه عصبی هم باشد که برخی از آنها در محورهای بالینی تحت عنوان اوتیسم شناخته میشوند.
پژوهشهای آینده و فناوریها
کارهای پیگیری باید بین نورواناتومی مقایسهای، مطالعات زمانبندی توسعهای، ژنومیک عملکردی و دادههای رفتاری ادغام ایجاد کنند. تکنولوژیهایی مانند ترنسکریپتومیکس مکانی (spatial transcriptomics)، مدلهای ارگانوئید مغزی، و آزمایشهای عملکردی مبتنی بر CRISPR قادرند بررسی کنند که چگونه واریانتهای ژنهای اختصاصی انسان روند توسعهٔ نورونی و عملکرد مدارها را تغییر میدهند. این آزمایشها میتوانند نشان دهند که آیا یک تغییر ژنتیکی مشخص باعث تغییر در میزان رشد دندریتیک، تراکم سیناپسی، ویژگیهای الکتروفیزیولوژیک یا الگوهای اتصال طولانیبرد میشود یا خیر.
به عنوان مثال، مدلهای ارگانوئیدی که از سلولهای بنیادی القاشدهٔ پرتوان انسانی ساخته میشوند میتوانند با وارد کردن واریانتهای انسانی-خاص در مسیرهای مرتبط با ASD مورد آزمایش قرار گیرند تا اثرات مورفولوژیک و عملکردی مشاهده شود. از طرف دیگر، ترنسکریپتومیکس مکانی این امکان را میدهد که الگوهای بیان ژن را در متن فضایی بافت قشر بررسی کنیم، بهطوریکه ببینیم آیا تغییرات ژنتیکی در لایههای خاصی متمرکز شده یا در توزیع مکانی خاصی الگوهای جدیدی پدید آمدهاند.
در عین حال، مسائل اخلاقی و اجتماعی باید هدایتگر نحوهٔ انتقال و کاربرد این بینشها باشند، بهویژه وقتی فرضیات تکاملی به شرایط بالینی معاصر مرتبط میشوند. باید از سادهسازی و برچسبزنی آسیبزا اجتناب کرد و بر اهمیت حفظ کرامت افراد و ضرورت مداخلات مبتنی بر شواهد و حساس به تفاوتهای فردی تأکید نمود.
دیدگاه متخصصان
الکساندر ال. استار، نویسندهٔ اصلی مطالعه، دیدگاهی را که تحلیل را هدایت کرده چنین خلاصه کرد: این تغییرات ژنتیکی میتوانند هم شبکههای زبانی پیشرفته را ممکن سازند و هم دامنهٔ مسیرهای رشد عصبی را در انسانهای مدرن گسترش دهند. به عبارت دیگر، همان نوآوریهای مولکولی که موجب قدرت شناختی منحصربهفرد انسان شدند ممکن است زمینهساز افزایش تنوع عصبی، از جمله شرایط طیف اوتیسم باشند.
دکتر میرا پاتل که در متنسازی فرضی بهعنوان یک نوروساینتیست تکاملی همراه نقلقول شده است اضافه میکند: «وقتی قشر را در رزولوشن تکسلولی میان گونهها بررسی میکنیم، میبینیم چگونه تغییرات کوچک ژنتیکی در سطح مولکولی میتوانند جمع شده و به تغییرات عمده در مدارها بینجامند. این یک مسیر قابلقبول برای همظهور زبان پیچیده و حفظ پیوستگی فنوتیپهای نورودایورجنت فراهم میآورد.»
نتیجهگیری
این مطالعه از ایدهای پشتیبانی میکند که ژنهای مرتبط با اوتیسم و انواع نورونی خاصی در قشر مغز در خط انسانی تکامل شتابیافته را تجربه کردهاند. بهترین تفسیر برای این یافتهها چارچوب یک معاملهٔ تکاملی است: تغییرات ژنتیکی که در شکلگیری شناخت و زبان مدرن انسان نقش داشتهاند، ممکن است همزمان تغییرپذیری در مسیرهای رشد عصبی را افزایش داده باشند. پیشبرد این حوزه نیازمند کار میانرشتهای است تا مکانیزمهای علی را رهگیری کند، پیامدهای عملکردی را ارزیابی نماید و بینشهای تکاملی را به پژوهشهای بیومدیکالِ اخلاقمحور ترجمه کند.
به طور خلاصه، مطالعه نشان میدهد که بررسیهای دقیق مولکولی و سلولی میان گونهای میتواند پنجرهای نو به سوی درک چراییِ وجودِ تنوع عصبی در جمعیتهای انسانی بگشاید؛ و این فهم میتواند هم به توسعهٔ رویکردهای تشخیصی و درمانی کمک کند و هم به بازتعریف دیدگاه اجتماعی ما نسبت به تفاوتهای عصبی کمک نماید. در نهایت، تلفیق دادههای ژنتیکی، سلولی، توسعهای و رفتاری همراه با ملاحظات جامعهشناختی و اخلاقی راه را برای کاربرد مسئولانهٔ این بینشها هموار میسازد.
منبع: sciencedaily
ارسال نظر