تويت
أكدت دراسة أُجريت في جامعة كولومبيا على ذبابة الفاكهة، أن السيروتونين serotonin هو المركب الكيميائي المسؤول عن الاستجابة الإجفالية للجسم، وهي ردة الفعل الآلية الي تجعل الإنسان يتجمد في مكانه للحظات استجابةً لتهديد محتمل. تظهر الدراسة أنه عند تعرض الذبابة لتغير مفاجئ، مثل الاهتزازات المفاجئة، فإن إفراز السيروتونين يؤدي إلى توقف الذبابة عن الحركة مؤقتًا.
تُقدم الدراسة المنشورة في مجلة Current Biology رؤيةً أوسع لطبيعة الاستجابة الإجفالية. وهي ظاهرة منتشرة في جميع الكائنات الحية من الذباب إلى السمك وحتى البشر، ومع ذلك تظل غامضةً إلى حد ما.
يقول المؤلف الرئيس للدراسة، الدكتور ريتشارد مان: «تخيل أن تكون جالسًا في منزلك وفجأة تنطفئ الأضواء وتهتز الأرض. سيكون رد فعلك مماثلًا للجميع: التوقف عن الحركة للحظات ثم التحرك إلى مكان آمن».
وجدت الدراسة أن هرمون السيروتونين يُفرَز سريعًا في الجهاز العصبي لدى الذباب، ما يؤدي إلى حدوث هذا التجمد. ولما كان السيروتونين موجودًا لدى البشر أيضًا، تلقي هذه الدراسة الضوء على ما يحدث داخل أدمغتنا في المواقف المشابهة.
يرتبط السيروتونين في الدماغ ارتباطًا وثيقًا بتنظيم المزاج والمشاعر. وتُظهر الدراسة أن السيروتونين يؤثر أيضًا في سرعة تحرك الحيوان، ما دفع الباحثين إلى محاولة فهم آلية ذلك.
حلل الفريق حركة ذبابة الفاكهة باستخدام جهاز يُسمى (فلاي ووكر FlyWalker)، وهو جهاز صممه مان وزابولكس ماركا لتتبع خطوات الحشرة في أثناء سيرها على نوع خاص من الزجاج. وبعد مراقبة حركة الذبابة، تلاعب العلماء في مستويات السيروتونين والدوبامين في الحبل العصبي البطني، وهو ما يقابل الحبل الشوكي في الفقاريات.
أظهرت النتائج الأولية أن تنشيط الخلايا العصبية المسؤولة عن إنتاج السيروتونين في الحبل العصبي البطني يُبطئ الذباب، في حين يؤدي تثبيط هذه الخلايا إلى إسراع حركة الذباب.
أظهرت التجارب أيضًا تأثير مستوى السيروتونين في حركة الحشرة تحت ظروف مختلفة، مثل اختلاف درجة الحرارة أو الجوع أو المشي بالمقلوب، ووُجد أن تأثير السيروتونين متشابه في كل الحالات.
يقول الباحث المشارك الدكتور كلير هوارد: «تُظهر نتائجنا زيادة فعالية السيروتونين عند تعرض الذباب لتغيرات بيئية سريعة، أي عندما جفلوا».
لمزيد من البحث، وضع الفريق سيناريوهين مختلفين لتحفيز الاستجابة الإجفالية للذباب. في السيناريو الأول أطفأوا الأضواء، وفي الثاني نفذوا محاكاةً لهزة أرضية.
لتحقيق ذلك، تعاون العلماء مع فريق هندسي من مؤسسة زوكرمان كولومبيا. صمم الفريق حلبةً مُصغرة بحجم الذبابة، تطفو على محركات مهتزة خاصة. ويمكن التحكم في المحركات للحصول على التأثير المطلوب، لمحاكاة هزة أرضية مصغرة. ولوحظ اختلاف في إفراز السيروتونين في الحالتين.
وجد الباحثون أنه عندما يجفل الذباب في هذين السيناريوهين، فإن السيروتونين يعمل مثل فرامل الطوارئ، إذ يؤدي إلى تجمد الذبابة، ويرتبط ذلك بتصلب جانبي مفصل الساق لدى الحيوان.
قال الدكتور مان: «يسبب هذا الانقباض التوقف مؤقتًا عن المشي، وبعد ذلك تبدأ الحشرة بالتحرك مجددًا. هذا التجمد خطوة مهمة، إذ يسمح للجهاز العصبي بفهم التغير الحادث، ثم يقرر كيفية الاستجابة«.
من المثير للاهتمام أن استجابة الذبابة في كلا السيناريوهين كان وقفةً فورية، ومع ذلك اختلفت سرعة المشي اللاحقة كثيرًا.
قال الدكتور هوارد: «في السيناريو الأول، كانت مشي الذبابة التالي للمفاجئة بطيئًا. لكن الهزة الأرضية جعلت الذباب يمشي بسرعة أكبر«.
صحيح أن التجارب اقتصرت على دراسة ذباب الفاكهة، لكن تماثل النواقل العصبية وردود الأفعال، يدل على تماثل العمليات الكيميائية والجزيئية التي تحدث في الحيوانات الأكثر تعقيدًا، بما في ذلك البشر.
يعتزم الباحثون دراسة المزيد حول دور السيروتونين في الحركة، وكذلك تأثيرات العوامل الأخرى. يقول الدكتور مان: «تشير نتائجنا إلى أن السيروتونين لديه القدرة على التفاعل مع أنواع مختلفة من الخلايا العصبية في الجهاز العصبي للذبابة، مثل الحركية والحسية وغيرها. نأمل -في سبيل المزيد من البحث- أن نطور مُخططًا مُفصلًا وجزيئيًّا للحركة، يمكن تطبيقه على نطاق واسع على الحيوانات الأخرى، بما في ذلك البشر«.
تُقدم الدراسة المنشورة في مجلة Current Biology رؤيةً أوسع لطبيعة الاستجابة الإجفالية. وهي ظاهرة منتشرة في جميع الكائنات الحية من الذباب إلى السمك وحتى البشر، ومع ذلك تظل غامضةً إلى حد ما.
يقول المؤلف الرئيس للدراسة، الدكتور ريتشارد مان: «تخيل أن تكون جالسًا في منزلك وفجأة تنطفئ الأضواء وتهتز الأرض. سيكون رد فعلك مماثلًا للجميع: التوقف عن الحركة للحظات ثم التحرك إلى مكان آمن».
وجدت الدراسة أن هرمون السيروتونين يُفرَز سريعًا في الجهاز العصبي لدى الذباب، ما يؤدي إلى حدوث هذا التجمد. ولما كان السيروتونين موجودًا لدى البشر أيضًا، تلقي هذه الدراسة الضوء على ما يحدث داخل أدمغتنا في المواقف المشابهة.
يرتبط السيروتونين في الدماغ ارتباطًا وثيقًا بتنظيم المزاج والمشاعر. وتُظهر الدراسة أن السيروتونين يؤثر أيضًا في سرعة تحرك الحيوان، ما دفع الباحثين إلى محاولة فهم آلية ذلك.
حلل الفريق حركة ذبابة الفاكهة باستخدام جهاز يُسمى (فلاي ووكر FlyWalker)، وهو جهاز صممه مان وزابولكس ماركا لتتبع خطوات الحشرة في أثناء سيرها على نوع خاص من الزجاج. وبعد مراقبة حركة الذبابة، تلاعب العلماء في مستويات السيروتونين والدوبامين في الحبل العصبي البطني، وهو ما يقابل الحبل الشوكي في الفقاريات.
أظهرت النتائج الأولية أن تنشيط الخلايا العصبية المسؤولة عن إنتاج السيروتونين في الحبل العصبي البطني يُبطئ الذباب، في حين يؤدي تثبيط هذه الخلايا إلى إسراع حركة الذباب.
أظهرت التجارب أيضًا تأثير مستوى السيروتونين في حركة الحشرة تحت ظروف مختلفة، مثل اختلاف درجة الحرارة أو الجوع أو المشي بالمقلوب، ووُجد أن تأثير السيروتونين متشابه في كل الحالات.
يقول الباحث المشارك الدكتور كلير هوارد: «تُظهر نتائجنا زيادة فعالية السيروتونين عند تعرض الذباب لتغيرات بيئية سريعة، أي عندما جفلوا».
لمزيد من البحث، وضع الفريق سيناريوهين مختلفين لتحفيز الاستجابة الإجفالية للذباب. في السيناريو الأول أطفأوا الأضواء، وفي الثاني نفذوا محاكاةً لهزة أرضية.
لتحقيق ذلك، تعاون العلماء مع فريق هندسي من مؤسسة زوكرمان كولومبيا. صمم الفريق حلبةً مُصغرة بحجم الذبابة، تطفو على محركات مهتزة خاصة. ويمكن التحكم في المحركات للحصول على التأثير المطلوب، لمحاكاة هزة أرضية مصغرة. ولوحظ اختلاف في إفراز السيروتونين في الحالتين.
وجد الباحثون أنه عندما يجفل الذباب في هذين السيناريوهين، فإن السيروتونين يعمل مثل فرامل الطوارئ، إذ يؤدي إلى تجمد الذبابة، ويرتبط ذلك بتصلب جانبي مفصل الساق لدى الحيوان.
قال الدكتور مان: «يسبب هذا الانقباض التوقف مؤقتًا عن المشي، وبعد ذلك تبدأ الحشرة بالتحرك مجددًا. هذا التجمد خطوة مهمة، إذ يسمح للجهاز العصبي بفهم التغير الحادث، ثم يقرر كيفية الاستجابة«.
من المثير للاهتمام أن استجابة الذبابة في كلا السيناريوهين كان وقفةً فورية، ومع ذلك اختلفت سرعة المشي اللاحقة كثيرًا.
قال الدكتور هوارد: «في السيناريو الأول، كانت مشي الذبابة التالي للمفاجئة بطيئًا. لكن الهزة الأرضية جعلت الذباب يمشي بسرعة أكبر«.
صحيح أن التجارب اقتصرت على دراسة ذباب الفاكهة، لكن تماثل النواقل العصبية وردود الأفعال، يدل على تماثل العمليات الكيميائية والجزيئية التي تحدث في الحيوانات الأكثر تعقيدًا، بما في ذلك البشر.
يعتزم الباحثون دراسة المزيد حول دور السيروتونين في الحركة، وكذلك تأثيرات العوامل الأخرى. يقول الدكتور مان: «تشير نتائجنا إلى أن السيروتونين لديه القدرة على التفاعل مع أنواع مختلفة من الخلايا العصبية في الجهاز العصبي للذبابة، مثل الحركية والحسية وغيرها. نأمل -في سبيل المزيد من البحث- أن نطور مُخططًا مُفصلًا وجزيئيًّا للحركة، يمكن تطبيقه على نطاق واسع على الحيوانات الأخرى، بما في ذلك البشر«.