لطالما تعاملت أبحاث النوم مع القشرة المخية باعتبارها تابعاً سلبياً يتفاعل مع الإشارات القادمة من عمق الدماغ. قال جيفري تيرال، عالم الأعصاب في كلية ألبرت أينشتاين للطب في نيويورك: "عادةً ما يُرتبط النوم بالتحكم من قبل المناطق تحت القشرية". القشرة المخية هي المكان الذي يمكن فيه رؤية الإيقاعات البطيئة للنوم العميق، لكن الباحثين افترضوا أن الإشارات التي أثارتها نشأت في مكان آخر.

في دراسة حديثة نشرتها مجلة نيتشر، أبلغ تيرال وريناتا باتيستا بريتو، التي تدير المختبر، عن وجود مجموعة من الخلايا القشرية التي تتحدى هذا الافتراض. تشكل هذه الخلايا القشرية حوالي واحد بالمائة فقط من الخلايا العصبية المثبطة في القشرة، وتؤدي إثارتها في الفئران إلى خلود الحيوان في النوم. قال تيرال: "ما يظهره عملنا هو أن القشرة لا يمكنها رؤية هذا الإيقاع فحسب، بل يمكنها أيضاً البدء به بنفسها، وهذا يكفي لتحفيز النوم".

تُسمى الخلايا بخلايا Sst-Chodl العصبية، نسبةً إلى جينين نشطين فيها. تُعرف الخلايا العصبية المثبطة طويلة المدى والموسومة بنشاط هذه الجينات منذ فترة، بناءً على دراسات أجريت على القرد, إلا أن الباحثين لم يتمكنوا من معرفة كيفية التلاعب بها باستخدام هذه الجينات. قالت باتيستا بريتو: "الجين الواحد غير قادر على استهداف هذه الخلايا". تشكل الخلايا العصبية المثبطة نحو خمس جميع الخلايا العصبية القشرية، لذا فإن خلايا Sst-Chodl تشكل تقريباً خلية واحدة من كل ألف خلية في القشرة.

قالت باتيستا بريتو: "إذا لم تكن دقيقاً حقاً، ستكون الملوثات أكثر هيمنة بكثير من الخلايا المحددة". استغرق بناء استراتيجية تميز الخلية فقط عندما يكون كلا الجينين نشطين فريقها سنوات. قالت باتيستا بريتو: "كان السعي وراء هذه الخلايا مشروعاً عالي المخاطر حقاً لأن احتمالية رؤية أي شيء مع 0.1 بالمائة من الخلايا العصبية في القشرة منخفضة حقاً". وأضافت: "لقد كتبت مجموعة من المنح لهذه المشاريع التي جرى رفضها دائماً لأنها كانت عالية المخاطر".

أثبتت نظرتها الأولى على تشريح خلايا Sst-Chodl العصبية أن المخاطر تستحق العناء. قالت باتيستا بريتو لـ Ars: "في البداية، رأيت أجسام خلايا اثنين أو ثلاثة في الدماغ بأكمله". وأضافت: "على الرغم من ذلك، كان هناك تفرع هائل وهائل في جميع أنحاء القشرة البصرية، مثلما لم أره قط مع أي خلية عصبية أخرى". هذا التفرع الهائل عبارة عن تشعب يشبه الشجرة يربط الخلايا العصبية بأجزاء أخرى من الدماغ، مما يجعلها جزءاً من شبكة ارتباط أوسع.

كان الأمر غير معتاد للغاية أيضاً، نظراً لأن الخلايا العصبية المثبطة تكون محلية في الغالب. فهي تتلقى مدخلات من مناطق مختلفة، وأحياناً بعيدة في الدماغ، وتمارس سيطرتها على محيطها المباشر - رقعتها الصغيرة الخاصة. قالت باتيستا بريتو: "خلايا Sst-Chodl هي عكس ذلك نوعاً ما". وأضافت: "إنها تتلقى مدخلات دقيقة جداً، لكنها بعد ذلك تبث تلك المعلومات في كل مكان". تتفرع خلية Sst-Chodl واحدة لتشمل القشرة البصرية بأكملها، ثم ترسل محاور عصبية إلى مناطق الدماغ المسؤولة عن اللمس، والسمع، والذاكرة المكانية، والملاحة، والحركات الطوعية.

لمعرفة متى تطلق هذه الخلايا النار، صورها الفريق أثناء تتبع حجم حدقة الفئران، وتوتر العضلات، وحركة الوجه، والجري، والنشاط الكهربائي للقشري في نفس الوقت. أضاءت خمسة وتسعون خلية من أصل 111 خلية مصورة أثناء نوم الموجة البطيئة والاستيقاظ الهادئ وغير المتحرك، وصمتت أثناء الجري ونوم حركة العين السريعة.

خلال نوم الموجة البطيئة، تتناوب القشرة بين حالات الصعود من الإطلاق القوي وحالات الهبوط وشبه الصمت؛ وقد كسرت خلايا Sst-Chodl هذا النمط. قال تيرال: "نشاطها أعلى حتى عند انتهاء حالة الصعود". وأضاف: "بمجرد أن تبدأ جميع الخلايا العصبية الأخرى في تقليل نشاطها، تبدأ هذه الخلايا في زيادة نشاطها بشكل أكبر".

كما أنها تتخطى الارتداد الذي تظهره الخلايا الأخرى عند الخروج من حالة الهبوط. قال تيرال: "تلك الخلايا تتصرف بشكل مختلف تماماً عن أي خلايا أخرى يمكننا قياسها حول هذا الانتقال". لفهم ما تفعله حقاً، جعل الفريق خلايا SSt-Chodl تطلق النار عند الأوامر باستخدام علم البصريات الوراثي، والذي يتضمن إدخال جين لقناة أيونية تنشط بالضوء يمكنها تحفيز الخلايا العصبية للإطلاق.

أدى التحفيز البصري الوراثي لخلايا Sst-Chodl في القشرة البصرية إلى زيادة قوة دلتا - وهي أبطأ موجات الدماغ وأعلاها سعة يتم قياسها أثناء النوم العميق والمعيد للحيوية - في كل طبقة. كما أدى إلى تشديد توقيت المسامير وجعل حالات الهبوط أكثر تكراراً وأطول. لكن الإطلاق الإجمالي بالكاد تغير.

قال تيرال: "تلك الخلايا لا تغير كثيراً معدل الإطلاق". وأضاف: "إنها تغير فقط التنسيق - ما إذا كانت الخلايا العصبية تطلق النار معاً أم لا". عادةً، يؤدي دفع السكان بتردد معين إلى سحب الشبكة بهذا التردد. هنا، لم يكن الأمر يهم.

قالت باتيستا بريتو: "إذا قمنا بعمل تحفيز مسطح، أو دلتا، أو 20 هرتز، أو 60 هرتز، فإنك لا تزال تحفز نفس النوع من التذبذب". وأضافت: "هناك شيء ما يتعلق بالخصائص الجوهرية لهذه الخلايا التي، بمجرد أن تحفز، تذهب إلى هذا التردد الواحد". وشددت على أننا لا نعرف حالياً كيف تفعل ذلك.

أثبت نطاق هذه الخلايا العصبية أنه طويل بشكل غير معتاد أيضاً. قال تيرال: "كانت أجسام خلاياها في القشرة البصرية، لكن يمكنها تنظيم نشاط معظم الخلايا العصبية التي كنا نسجلها". ظهرت تيارات تثبطية مباشرة في ثلث الخلايا على مسافة مليمترين، وكان لتحفيز القشرة البصرية آثار قابلة للقياس حتى المناطق الحركية الأمامية.

في الخطوة الأخيرة، ركز الفريق على التجارب السلوكية. وتحققوا مما إذا كان تحفيز خلايا Sst-Chodl سيدفع الفئران إلى النوم. وقد حدث ذلك بالفعل.

أدى تنشيط الخلايا عبر قشرة الفئران المتحركة بحرية إلى زيادة نوم الموجة البطيئة ونوم حركة العين السريعة، وتقليل الوقت المستغرق للنوم، وإرسال الحيوانات إلى أعشاشها خلال النهار. ثم جرب الفريق ذلك خلال المرحلة المظلمة، عندما تكون الفئران الليلية مستيقظة في الغالب.

قالت باتيستا بريتو: "يمكننا أن نجعلها تنام أكثر خلال الوقت الذي تكون فيه مستيقظة أكثر مما تنام عادة خلال النهار". وأضافت: "لم أكن أعتقد أبداً أن هذه التجربة ستنجح. نحن نتلاعب بواحدة بالمائة من الخلايا العصبية المثبطة بحقن محلية، لذلك نحن نضرب جزءاً فقط من تلك الخلايا. ويمكننا أن نرى تأثيرًا كان لافتاً للنظر حقاً".

تجادل باتيستا بريتو بأن هذا التأثير يشير إلى فكرة أن هذه الخلايا قد تكون مستشعرات ضغط النوم في القشرة، وهو أمر اقترحه لأول مرة توماس كيلداف، مدير مركز علم الأعصاب التابع لـ SRI International والمؤلف المشارك للدراسة.

توضح باتيستا بريتو أن النوم يأتي بنوعين: النوع اليومي الذي يتبع الضوء والنوم الاستاتيكي، وهو التعب المتراكم الذي يجعلنا ننام في النهاية سواء أردنا ذلك أم لا. وقالت باتيستا بريتو إن كيلداف أظهر أنه بعد الحرمان من النوم، هذه هي الخلايا الأكثر نشاطاً في القشرة.

ومع ذلك، فإن أحد الأسئلة التي لا تزال باتيستا بريتو وزملاؤها لا يملكون الإجابة عليها هو ما الذي ينشط هذه الخلايا. ما الذي يقلب المفتاح؟ قالت باتيستا بريتو: "إحدى محاذير عملنا هي أنه تم إجراؤه في القشرة البصرية".

يدعي الفريق أن النتائج حول الدور التنسيقي لخلايا Sst-Chodl يجب أن تعمم على مناطق مختلفة من الدماغ، لكن الأسلاك الفعلية قد لا تفعل ذلك. يقوم مختبر باتيستا بريتو الآن بتكرار جزء التشريح من عملهم في قشرة الفص الجبهي. توقعاتهم هي أننا سنرى هناك مدخلات من مناطق أخرى، مثل ما تحت المهاد المهاد، وهذا ما سيحفز شبكة النوم بشكل تحددي.

يتم الحفاظ على الخلايا من السمندل إلى البشر, وهذا هو السبب في أن الورقة تشير إلى أنها يمكن أن تكون نقطة دخول لاضطراب النوم الذي يسري عبر العديد من الأمراض النفسية. يركز الفريق الآن على ثلاثة أسئلة متبقية: ما الذي ينشط هذه الخلايا، وما إذا كانت تستشعر ضغط النوم حقاً، ولماذا تدفع قوة دلتا.

نيتشر، 2026. رقم الوثيقة الرقمية: 10.1038/s41586-026-10876-y