في أحد مختبرات الأبحاث في ولاية كاليفورنيا الأمريكية، تتحرك فئران تبدو عادية من الخارج مسرعة داخل أقفاصها، لكن أدمغتها تضم ملايين الخلايا العصبية البشرية العاملة.
زرع باحثون من جامعة ستانفورد في ولاية كاليفورنيا خلايا نمت في المختبر داخل فئران عُدلت وراثيا بحيث تفتقر إلى أجزاء من أدمغتها، وتحديدا منطقة أساسية تُعرف باسم القشرة المخية، وهي المنطقة الخارجية من الدماغ تؤدي دورا رئيسيا في وظائف مثل الإدراك والحركة واتخاذ القرارات والانتباه، وتُوصف بأنها "الجزء من الدماغ الذي يجعلنا بشرا"، نظرا إلى دورها في التفكير عالي المستوى والقدرة على استخدام اللغة.
ووفقا لدراسة نُشرت مؤخرا في مجلة "نيتشر"، قد يوفر هذا النموذج، الذي أطلق عليه الباحثون اسم "الفئران ذات القشرة المخية الغريبة"، وسيلة جديدة لدراسة الدوائر العصبية وفهم الاضطرابات الدماغية لدى البشر مثل الفصام والشلل الدماغي والخرف، لكن دمج أنسجة الدماغ البشري بالحيوانات يثير حتما أسئلة أخلاقية بشأن معنى أن يكون الكائن بشريا.
تعد أمراض الدماغ البشري من أصعب الحالات المرضية دراسة، نظرا إلى التعقيد الهائل لهذا العضو، الذي يضم نحو 86 مليار خلية عصبية ترتبط فيما بينها بتريليونات الوصلات، في وقت يظل فيه وصول الباحثين إلى أنسجة دماغ بشرية حية محدودا.
ولهذا السبب، يعمل العلماء منذ سنوات على نُسخ مصغرة من الدماغ البشري تُعرف باسم "العضيات"، وهي تجمعات صغيرة من الخلايا العصبية البشرية تُنمّى غالبا داخل المختبر.
وظهرت هذه الفكرة في أوائل العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، حين أظهر باحثون نمساويون أن الخلايا الجذعية البشرية قادرة على الانتظام ذاتيا لتشكيل نسيج يضم تراكيب دماغية متنوعة وأنواعا متخصصة من الخلايا العصبية، في صورة تشبه دماغ جنين بشري عمره 9 أسابيع.
لكن هذه العضيات كانت تفتقر إلى الوصلات والمدخلات العصبية والأهداف التي تتصل بها الخلايا والبيئة التي يوفرها الدماغ الحي. كما تحتوي القشرة البشرية على أنواع من الخلايا السلفية لا توجد لدى القوارض.
وتُختبر عضيات الدماغ بالفعل في المختبرات لمعرفة إمكانية ربطها بشريحة إلكترونية لأداء مهام حسابية بسيطة، كما اقترح علماء آخرون استخدامها أنسجة بديلة لعلاج مرضى السكتات الدماغية.
وفي عام 2022، أظهر باحثو ستانفورد أن العضيات القشرية البشرية تستطيع الاندماج وظيفيا مع أنسجة دماغ الفئران، وتكوين دوائر عصبية هجينة فعالة، واستقبال إشارات حسية تؤثر في سلوكها، ما يتيح دراسة الأسس الجزيئية والعصبية لاضطرابات النمو العصبي والنفسي.
وتوضح عالمة الأعصاب إيلاري ألودي من جامعة سانت أندروز في اسكتلندا، والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة، أهمية نمو هذه الخلايا داخل دماغ حي، قائلة إن "الخلايا العصبية البشرية يمكنها استقبال إشارات من الدوائر العصبية لدى الحيوان المضيف، وإرسال امتداداتها إلى أهداف داخل جهازه العصبي، فضلا عن إمكانية دراستها بالتزامن مع سلوك الحيوان، وهي أمور لا يمكن تحقيقها باستخدام العضيات الدماغية المزروعة في المختبر وحدها".
وكان باحثو ستانفورد قد زرعوا عضيات بشرية داخل فئران حديثة الولادة، باستخدام عينات من مرضى مصابين بمتلازمة تيموثي، وهي حالة وراثية نادرة تؤثر في النمو العصبي وترتبط لدى معظم المصابين بالتوحد، إضافة إلى مشكلات قلبية حادة وارتفاع خطر الإصابة بالصرع.
وتمكن الباحثون في نهاية المطاف من جعل الخلايا البشرية تشكل نحو ثلث أحد جانبي قشرة الفأر، لكنهم كانوا يضيفون الأنسجة البشرية إلى أنسجة دماغ القوارض الموجودة أصلا، فتنافس النسيجان على المساحة.
وتشرح إيلاري في حديثها للجزيرة نت، أنه "عند زرع العضيات الدماغية داخل قشرة مخية سليمة لأحد القوارض، تواجه خلاياها أيضا منافسة من أنسجة العائل التي تنضج بوتيرة أسرع من نظيراتها البشرية، سواء على المساحة المتاحة أو على فرص تكوين الوصلات العصبية، وهو ما قد يعرقل اندماجها".
في الدراسة الجديدة، طوَّر الباحثون طريقة لتعديل الفئران وراثيا بحيث تنمو من دون معظم القشرة المخية والحُصين المجاور لها، وهما بنيتان تشاركان في وظائف من بينها الحركة والتعلم والذاكرة، وتشكلان معا نحو نصف الحجم الإجمالي للدماغ.
وبتعطيل قدرة الفئران على تجديد الخلايا العصبية في القشرة المخية، أتاح التعديل الوراثي للباحثين مساحة أكبر لزرع خلايا دماغية بشرية أعادوا برمجتها وراثيا لتتحول إلى الخلايا العصبية الموجودة في هذه المنطقة.
وعندما بلغت الحيوانات يومين من العمر، حقن الباحثون الفراغات داخل أدمغتها بعضيات بشرية نمت من خلايا جذعية مأخوذة من متبرعين أصحاء، احتوت كل منها على نحو 100 ألف خلية بشرية.
وبوجه عام، أزال الباحثون خلال التجربة نحو 14 مليون عصبون فأري، وأضافوا نحو 4 ملايين عصبون قشري بشري نما في المختبر. لذلك، يشددون على أن ما جرى لا يمثل عملية زراعة كاملة للدماغ، ويؤكدون أن الحيوانات الناتجة عن التجربة ليست "فئرانا تفكر مثل البشر".
ونجحت عمليات الزرع في 25 من أصل 29 محاولة. ومع ذلك، تلفت إيلاري إلى قيود مهمة في التجربة، إذ لم تكن الخلايا العصبية البشرية المزروعة في أدمغة الفئران ناضجة بالكامل، بل كانت تشبه القشرة المخية لدى جنين بشري في أواخر الثلث الثاني من الحمل.
لم تكتفِ الخلايا العصبية البشرية المزروعة بالبقاء والاستقرار داخل أدمغة الفئران، بل واصلت النمو والتكاثر بصورة كبيرة حتى شغلت معظم المساحة الواسعة التي خلفتها الأنسجة المفقودة، بلغ عددها عدة ملايين.
وبعد 3 أشهر من الجراحة، ازداد حجم الأنسجة البشرية داخل هذه الفئران نحو 5 أضعاف، وارتبطت بإمدادات الدم لدى الفأر المضيف، وملأت التجويف تقريبا بالكامل، لتشغل أكثر من 90% من حجم أنسجة القشرة المخية.
وتفسر إيلاري النمو الواسع للأنسجة المزروعة رغم عدم اكتمال تنظيمها في طبقات، موضحة أن النمو والتنظيم عمليتان منفصلتان، فقد شكلت الأنسجة المزروعة نسبة كبيرة من الحجم الكلي لأنسجة القشرة المخية، لكنها لم تُظهر تنظيما متصلا في طبقاتها.
وتضيف أن مؤلفي الدراسة يعزون ذلك إلى احتفاظ العضيات ببرامج التنظيم الذاتي الموضعي، أي استمرارها في تنظيم بنيتها الداخلية وفق آلياتها الخاصة.
ورغم أن الأنسجة المزروعة افتقرت إلى بعض خصائص القشرة المخية الناضجة، بما في ذلك طبقاتها المميزة، فإنها نجحت في تكوين وصلات واسعة مع دماغ الفأر، ما أتاح للباحثين دراسة ما يحدث عند اضطراب الدوائر العصبية البشرية.
وتشير إيلاري إلى أن الأنسجة المزروعة تلقت في هذه التجربة إشارات من تراكيب دماغية لدى الفأر، وأرسلت محاور عصبية إلى أهداف في الدماغ والحبل الشوكي. كما وفرت إزالة معظم القشرة المخية الأصلية للفأر من خلال التعديل الجيني مساحة أكبر لنمو الأنسجة المزروعة، مع تقليل المنافسة التي تواجهها من أنسجة العائل.
أما "الفئران ذات القشرة المخية الغريبة"، فاستمرت في التصرف بصورة طبيعية إلى حد كبير، إذ كانت تمشي وتصدر أصواتا، رغم أن الأنسجة البشرية أصبحت تمثل نحو نصف حجم أدمغتها. كما أظهرت الفئران نفسها أداء مماثلا تقريبا للفئران الضابطة في اختبارات السلوك.
وفي المقابل، أظهرت الفئران التي فقدت أجزاء من أدمغتها من دون زرع أنسجة بشرية، بعض مشكلات الذاكرة. ففي اختبار للمتاهة، لم تتمكن من تذكر الأجزاء التي سبق لها استكشافها. أما الفئران التي زُرعت في أدمغتها الخلايا البشرية، فجاء أداؤها أفضل في الاختبار نفسه، ما يشير إلى أن الأنسجة البشرية تؤدي دورا ما في القدرات الإدراكية لدى هذه الحيوانات.
في فحوصات الفئران المزروعة، أنتجت الأنسجة مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا، من بينها عصبونات إسقاطية من الطبقة الخامسة تمتد محاورها العصبية إلى مناطق خارج المخ النهائي، وهي مجموعة من الخلايا تكاد تكون غائبة عن العضيات القشرية التقليدية.
والأهم من ذلك أن بعض الأنسجة المزروعة تطورت إلى نوع متخصص من الخلايا العصبية يُعرف باسم "عصبونات فون إيكونومو"، وهي خلايا طويلة ونادرة لا توجد لدى الفئران، ويكاد إنتاجها داخل المختبر يكون مستحيلا. وتوجد هذه الخلايا لدى بعض الحيوانات شديدة الاجتماعية، مثل البشر والقردة العليا والحيتان والفيلة.
وتكتسب هذه الخلايا أهمية إضافية، لأنها من أوائل الخلايا الدماغية التي تموت لدى المرضى المصابين بالخرف الجبهي الصدغي، وهو اضطراب عصبي تنكسي يؤثر أساسا على الفصين الجبهي والصدغي من القشرة المخية، وهما منطقتان مهمتان للشخصية والسلوك واللغة.
ومن ثم، فإن وجود هذه الخلايا في أدمغة الفئران قد يساعد الباحثين على دراسة دورها في هذا الشكل النادر من الخرف وفهم آلياته بشكل أفضل.
وجد الباحثون أيضا أن "الفئران ذات القشرة المخية الغريبة" قد توفر نموذجا لدراسة الشلل الدماغي، وهو إعاقة تنتج عن أضرار تلحق بالدماغ النامي. فعند البشر، يمكن أن تحدث هذه الأضرار نتيجة الحرمان من الأكسجين خلال مراحل النمو، لكن صغار الفئران لا تتأثر بنقص الأكسجين بالطريقة نفسها.
ومع ذلك، أدى تعريض الفئران في الفترة المحيطة بالولادة لمستويات منخفضة من الأكسجين إلى ظهور علامات على حدوث تلف في الدماغ، إلى جانب تغيرات في نمط المشي ومشكلات في تنسيق حركة الأطراف، وهي سمات تظهر أيضا لدى الأشخاص المصابين بالشلل الدماغي.
وتكتسب هذه النتيجة أهمية خاصة، لأن صغار الفئران الطبيعية التي تتعرض لإصابة ناجمة عن نقص الأكسجين نادرا ما تصاب بتلف في الدماغ، في حين أن الأطفال البشر غالبا ما يتعرضون لمثل هذا الضرر في الظروف نفسها. وبحسب أليودي، قد تكون لهذه النتيجة صلة بدراسة آثار نقص الأكسجين حول الولادة والآليات المرتبطة بالشلل الدماغي.
مع تقدم الأبحاث المتعلقة بالعضيات الدماغية، تتزايد أيضا الدعوات إلى وضع ضوابط واضحة لتنظيمها ومراقبتها، في ظل تساؤلات أخلاقية حساسة تثيرها هذه التقنيات، التي تبدو أشبه بقصص فرانكشتاين. وتتركز هذه التساؤلات على احتمال أن تمتلك تجمعات الخلايا والأدمغة المُنماة خارج أجساد أصحابها القدرة على الإحساس أو الوعي، وكيفية التحقق علميا من ذلك.
وفي هذا السياق، أوقف الباحثون التجارب عندما بلغ عمر الخلايا العصبية البشرية المزروعة في أدمغة الفئران 6 أشهر، أي قبل أن تتمكن من تكوين مزيد من الوصلات العصبية مع أدمغة الحيوانات، وقبل ظهور أي مؤشرات على الوعي.
ويقول جون إيفانز، أستاذ علم الاجتماع بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، الذي لم يشارك في الدراسة، إن الفأر المستخدم في هذه التجربة لا يثير في حد ذاته إشكالات أخلاقية كبيرة، لكنه يقدم دليلا على إمكانية إنشاء حيوانات أخرى قد تثير مخاوف أخلاقية أكثر خطورة.
ويوضح في حديثه للجزيرة نت أن الأنسجة البشرية المزروعة لم تنتظم كالدماغ البشري بعد، لكن التجارب المستقبلية قد تحقق تنظيما أكبر، ما يزيد الإشكالات الأخلاقية كلما اقتربت من اندماج حقيقي بين أنسجة الدماغ البشري والحيواني.
ويرى جون أن الجمهور يعترض على دمج الإنسان بالحيوانات حين يمس هذا الدمج الجزء الجوهري الذي يحدد إنسانيتنا. ولهذا، يثير الجمع بين الأنسجة البشرية والحيوانية مخاوف عندما يتعلق بالقشرة المخية، لكنه لا يثير المخاوف نفسها عندما يتعلق بالكبد. ومع ذلك، لن يعتبر الجمهور هذه الحيوانات بشرية، مهما بلغت كمية الأنسجة البشرية الموجودة في أدمغتها، لكنها ستظل، في نظره، مثيرة لإشكالات أخلاقية.
وللتخفيف من هذه المخاوف، اتخذ الباحثون عددا من الاحتياطات عند إجراء هذا النوع من الأبحاث، من بينها الدعوة إلى وضع توجيهات أخلاقية في مرحلة مبكرة، وإخضاع العمل لمراجعة موسعة من لجان مستقلة تضم خبراء في أخلاقيات علم الأحياء، كما صمموا تجاربهم بحيث تُزرع العضيات في أدمغة فئران كانت قد تطورت بالفعل.
وفي عام 2025، جمع عالم الأعصاب وأستاذ الطب النفسي الذي قاد الدراسة في جامعة ستانفورد، سيرجيو باسكا، مجموعة من خبراء الأخلاقيات لبحث التداعيات المحتملة لتقنيات العضيات العصبية، بما في ذلك احتمالية أن يطور حيوان نوعا من الوعي البشري، إلى جانب مخاطر أخرى، من بينها استغلال آمال مرضى يائسين عبر ما يُسوق له بوصفه "عيادات لعلاج العضيات" تقدم علاجات غير مثبتة أو احتيالية.
وفي الوقت الحالي، لا يشعر سيرجيو بالقلق من احتمال امتلاك القوارض أي قدرات إدراكية بشرية، ويعزو السبب إلى أن أدمغتها صغيرة نسبيا، وأن المسافة بين الإنسان والفأر كبيرة جدا.
لكن وضع حدود واضحة لهذه الأبحاث يظل تحديا قائما. فبحسب جون تكمن المشكلة في عدم وجود نقاط توقف واضحة على المسار التدريجي الذي قد ينتقل فيه البحث من الفئران إلى الرئيسيات غير البشرية، أو على المسار الذي يتحدد بمدى التنظيم الذي تحققه الأنسجة البشرية داخل أجسام الحيوانات. فعلى سبيل المثال، لا يوجد فرق أخلاقي كبير بين الفأر والجرذ والأرنب والخنزير.
وبناء على ذلك، يقترح المدير المشارك لمعهد الأخلاقيات التطبيقية بجامعة كاليفورنيا جون، ألا يتجاوز الباحثون حدود القوارض في الوقت الراهن، تجنبا لإنشاء كائنات هجينة عصبية تجمع بين الإنسان والحيوان، قد تثير جدلا أخلاقيا واسعا للغاية.
وربما يكون هذا هو السبب نفسه الذي يجعل سيرجيو يرى أن هذا النوع من التجارب ينبغي ألا يُجرى على أنواع أكثر تطورا من الحيوانات، إذ يمكن أن ينتهي بها الأمر وهي تحتوي على أحجام كبيرة من أنسجة دماغ بشرية عاملة، ما قد يؤدي إلى طمس الحدود الإدراكية الفاصلة بين البشر والحيوانات.
