كشف فريق من الباحثين في الأكاديمية الصينية للعلوم أن قدرة الدماغ على الحفاظ على "الحالة الحرجة" – التوازن الدقيق بين التنشيط والتثبيط العصبي – تتأثر بشكل كبير بالعوامل الجينية، وترتبط بشكل وثيق بالقدرات المعرفية.

قاد البحث كل من الأستاذ نينغ ليو من معهد البيوفيزياء والأستاذ شان يو من معهد الأتمتة في الأكاديمية الصينية للعلوم، باستخدام بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة (rs-fMRI) من مشروع الربط البشري (Human Connectome Project – إصدار S1200). شملت العينة 250 زوجا من التوائم المتماثلة، و142 من التوائم غير المتماثلة، و437 شخصا غير مرتبطين وراثيا، ما مكّن الباحثين من تقييم التأثيرات الجينية على الحالة الحرجة للدماغ بدقة.

المناطق الحسية تُظهر تأثيرا وراثيا أقوى

أظهرت النتائج أن العوامل الجينية تؤثر بشكل بارز على الحالة الحرجة للدماغ، خاصةً في المناطق الحسية الأولية أكثر من المناطق المرتبطة بالوظائف الإدراكية العليا، ويشير ذلك إلى أن القدرة على الحفاظ على ديناميكيات دماغية شبه حرجة – وهي حالة ترتبط بكفاءة معالجة المعلومات والمرونة الذهنية – تُعد سمة موروثة.

التعبير الجيني يكشف الروابط العصبية

لمزيد من التعمق في الأساس البيولوجي، جمع الباحثون بيانات الرنين المغناطيسي مع خرائط التعبير الجيني من أطلس الدماغ البشري ألين، مما أتاح تحديد أنماط محددة من التعبير الجيني ترتبط بالحالة الحرجة الدماغية في مناطق مختلفة. هذه الأنماط تلعب دورا في العمليات البيولوجية ذات الصلة بالاضطرابات العصبية.

الجينات المشتركة بين الأداء المعرفي والحالة الدماغية

الأهم من ذلك، أظهرت الدراسة أن الحالة الحرجة للدماغ والأداء المعرفي يشتركان في نفس الأساس الجيني، ما يقدم رؤية جديدة لفهم كيفية دعم الصفات الوراثية للوظائف الذهنية المتقدمة.

وفي هذا السياق، قال الأستاذ نينغ ليو: "الحفاظ على الحالة الحرجة أمر جوهري لوظائف الدماغ. اكتشاف جذورها الجينية يفتح آفاقا جديدة لفهم الإدراك والاضطرابات العصبية."

آفاق جديدة لفهم صحة الدماغ

يمهّد هذا العمل الطريق لأبحاث مستقبلية حول الآليات الجزيئية الكامنة وراء الديناميكيات الحرجة للدماغ، وتأثيرها على صحة الدماغ ومرونته في مواجهة التحديات العصبية.