علماء هارفارد يكشفون عن البنية السرية وراء طريقة رائحتك

اكتشف العلماء هيكلًا مخفيًا في واحدة من أكثر حواسنا غموضًا.

تلعب الرائحة دورًا حيويًا في الحياة اليومية. فهو يساعدنا على اكتشاف الخطر، ويثري طريقة تذوق الطعام، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالذاكرة والعاطفة. ومع ذلك، فقد ناضل العلماء لفترة طويلة من أجل شرح كامل لكيفية عمل هذا المعنى على المستوى البيولوجي الأساسي.

قال سانديب (روبرت) داتا، أستاذ علم الأعصاب في معهد بلافاتنيك في كلية الطب بجامعة هارفارد: “إن الشم غامض للغاية”. بالمقارنة مع البصر والسمع واللمس، ظل العلم وراء الشم أقل تطورا.

أول خريطة تفصيلية لمستقبلات الشم في الأنف

وباستخدام الفئران، أنتج داتا وفريقه الآن أول خريطة تفصيلية توضح كيفية ترتيب أكثر من ألف من مستقبلات الشم المختلفة داخل الأنف.

النتائج التي توصلوا إليها تقلب الافتراض القديم. وبدلاً من أن يتم توزيعها بشكل عشوائي، يتم ترتيب الخلايا العصبية التي تحمل هذه المستقبلات بطريقة منظمة للغاية. وهي تشكل خطوطًا أفقية تمتد من أعلى الأنف إلى أسفله، مجمعة حسب نوع المستقبل.

وقال داتا، كبير مؤلفي الدراسة: “إن نتائجنا تجلب النظام لنظام كان يُعتقد في السابق أنه يفتقر إلى النظام، وهو ما يغير من الناحية النظرية كيف نعتقد أن هذا يعمل”.

ووجد الفريق أيضًا أن هذا التصميم في الأنف يتوافق مع الخرائط المقابلة في البصلة الشمية للدماغ. يقدم هذا الارتباط أدلة جديدة حول كيفية انتقال إشارات الرائحة من الأنف إلى الدماغ.

تم نشر النتائج في 28 أبريل خلية.

لماذا افتقرت الرائحة إلى خريطة لفترة طويلة

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة كيفية ترتيب المستقبلات الحسية في العينين والأذنين والجلد، وكيفية اتصال هذه الترتيبات بالدماغ. وكانت الرائحة الاستثناء.

قال داتا: “كانت حاسة الشم هي الاستثناء الوحيد؛ إنها الحاسة التي كانت تفتقد الخريطة لفترة طويلة”.

ويأتي جزء من التحدي من تعقيد النظام. تمتلك الفئران حوالي 20 مليون خلية عصبية شمية تعبر عن أكثر من ألف نوع من مستقبلات الشم. في المقابل، تعتمد رؤية الألوان على ثلاثة أنواع من المستقبلات الرئيسية فقط. يتم ضبط كل مستقبل للرائحة للكشف عن مجموعة معينة من جزيئات الرائحة.

بدأ الباحثون في تحديد مستقبلات الشم في عام 1991. وعلى مدار 35 عامًا، حاولت الدراسات تحديد ما إذا كانت هناك خريطة موجودة أم لا. أظهرت الملاحظات المبكرة أن المستقبلات تقتصر على مناطق واسعة قليلة، مما دفع العلماء إلى الاعتقاد بأن توزيعها كان عشوائيًا في الغالب.

ومع تقدم الأدوات الجينية الجديدة، قرر داتا وزملاؤه إعادة النظر في المسألة باستخدام تقنيات أكثر قوة.

رسم خرائط لملايين الخلايا العصبية يكشف عن نظام خفي

وفي الدراسة الجديدة، فحص الباحثون حوالي 5.5 مليون خلية عصبية من أكثر من 300 فأر. لقد جمعوا بين تسلسل الخلية الواحدة، الذي يحدد المستقبلات التي تعبر عنها كل خلية عصبية، مع النسخ المكاني، الذي يوضح مكان وجود تلك الخلايا العصبية.

وقال داتا: “يمكن القول الآن أن هذا هو النسيج العصبي الأكثر تسلسلاً على الإطلاق، لكننا كنا بحاجة إلى هذا الحجم من البيانات من أجل فهم النظام”.

وكشف التحليل عن نمط واضح. يتم ترتيب الخلايا العصبية في خطوط أفقية متداخلة ومربوطة بإحكام بناءً على نوع مستقبلات الرائحة التي تعبر عنها. كان هذا الهيكل متسقًا عبر الحيوانات ويتوافق بشكل وثيق مع كيفية تنظيم معلومات الرائحة في الدماغ، على غرار الأنماط التي تظهر في الرؤية والسمع واللمس.

يساعد حمض الريتينويك في تشكيل خريطة الرائحة

واستكشف الباحثون أيضًا كيفية تشكل هذا الترتيب الدقيق. لقد حددوا الريتينويك حامض، وهو الجزيء الذي ينظم نشاط الجينات، كعامل رئيسي.

يبدو أن تدرج حمض الريتينويك داخل الأنف يوجه الخلايا العصبية، ويحدد المستقبل الذي يعبر عنه كل واحد بناءً على موقعه. وعندما قام الباحثون بزيادة أو خفض مستويات هذا الجزيء، تحركت خريطة المستقبل بأكملها لأعلى أو لأسفل.

وقال داتا: “لقد أظهرنا أن التطور يمكن أن يحقق هذا الإنجاز المتمثل في تنظيم آلاف مستقبلات الشم المختلفة في خريطة دقيقة بشكل لا يصدق ومتسقة عبر الحيوانات”.

توصلت دراسة منفصلة أجراها مختبر كاثرين دولاك، الأستاذة بجامعة زاندر في قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية بجامعة هارفارد، إلى أن نشرت في نفس العدد من خلية كان لديه نتائج متسقة.

ماذا يعني الاكتشاف لعلاج فقدان حاسة الشم؟

يوفر هذا الاكتشاف أساسًا لفهم كيفية عمل الرائحة ويمكن أن يكون له آثار طبية مهمة. لدى فقدان حاسة الشم حاليًا خيارات علاجية محدودة، على الرغم من تأثيره على السلامة والتغذية والصحة العقلية.

وقال داتا: “لا يمكننا إصلاح الرائحة دون فهم كيفية عملها على المستوى الأساسي”.

يقوم الباحثون الآن بالتحقيق في سبب ظهور خطوط المستقبلات بترتيبها المحدد وما إذا كانت هناك أنماط مماثلة لدى البشر. يمكن أن يوجه هذا العمل العلاجات المستقبلية مثل علاجات الخلايا الجذعية أو واجهات الدماغ والحاسوب لاستعادة حاسة الشم، بالإضافة إلى معالجة المشكلات ذات الصلة مثل زيادة خطر الإصابة بالاكتئاب.

وقال داتا: “للرائحة تأثير عميق وواسع النطاق على صحة الإنسان، لذا فإن استعادتها ليس من أجل المتعة والسلامة فحسب، بل أيضًا من أجل السلامة النفسية”. “بدون فهم هذه الخريطة، محكوم علينا بالفشل في تطوير علاجات جديدة.”

المرجع: “الرمز المكاني يحكم اختيار المستقبل الشمي ويحاذي الخرائط الحسية في الأنف والدماغ” بقلم ديفيد إتش. بران، تاتسويا تسوكاهارا، سايروس تاو، دينيس كالور، رايلين لوباش، لاكشانيا ثاماراي كانان، نيل كليمبرت، ميهالي كولو، مارتن إسكاميلا-ديل-أرينال، بوجدان بينتو، أندرياس شيفر، ألكسندر. فليشمان، توماس بوزا وسانديب روبرت داتا، 28 أبريل 2026، خلية.
دوى: 10.1016/j.cell.2026.03.051

من بين المؤلفين الإضافيين في الورقة ديفيد بران، تاتسويا تسوكاهارا، سايروس تاو، دينيس كالور، رايلين لوباش، لاكشانيا كانان، نيل كليمبرت، ميهالي كولو، مارتن إسكاميلا ديل أرينال، بوجدان بينتو، أندرياس شيفر، ألكسندر فليشمان، وتوماس بوزا.

تم توفير التمويل للبحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة (منح R01DC021669، R01DC021422، R01DC021965، وF31DC019017)، ومجموعة يانغ تان في جامعة هارفارد، وزمالة أبحاث الدراسات العليا التابعة للمؤسسة الوطنية للعلوم.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.