تقول لانكاستر، التي تترقب خروج جنينها الي النور، "انها تبلغ من العمر الان سته او سبعه اشهر"، ولم تكن لانكاستر تشير الي جنينها، بل الي الادمغه المصغره التي تنميها في معملها، والتي وصل حجمها عند هذه المرحله الي اربعه ملليمترات. وتنمي لانكاستر بضع مئات منها، ويتضمن كل دماغ نحو مليوني خليه عصبيه. نحن في معمل احياء جزيئيه جديد تابع لمجلس البحوث الطبيه في كامبردج، وهو عباره عن مجموعه من المعامل ذات الواجهات الزجاجيه، التي تضم معدات متطوره والكثير من الممرات التي تبدو كانها تمتد لاميال عديده. ولم يكن هذا المبني محاطا بستار من السريه، بل يضم هذا المبني الذي بلغت تكلفه بنائه 212 مليون جنيه استرليني، عددا من المشاريع المستقبليه الجديره بان تصبح موضوعات لافلام الخيال العلمي. وفي ركن صغير من اركان عالم الابحاث المثالي الجديد، يعمل فريق مادلين في مهمه عجيبه، اشبه بالسحر منها الي العلم، فهم يحولون الجلد البشري الي ادمغه. تقول ماديلين: "تنمو الادمغه في المعمل بالطريقه نفسها التي تنمو بها لدي الجنين". وقد يكون هذا صحيحا، غير ان البيئه المحيطه مختلفه. فقد وضعوا الادمغه في حضانات ضخمه، لتحل محل الارحام. ولعدم وجود مصدر للدماء، تتغذي هذه الادمغه التي لا تتصل بجسم بشري، بسائل غني بالمواد المغذيه، يتجدد كل بضعه ايام. وبالطبع، لا يحمي هذه الادمغه جهاز مناعي، ولذا فيجب تعقيم كل شيء بالكحول قبل ان يتلامس معها. الا انها عندما فتحت باب الحضانه، لم تثر الادمغه اعجابي كما كنت اظن، فهي لا تعدو كونها كتل عديمه الشكل في سائل وردي شاحب اللون. وقد بدت كحبات الفشار المشبعه بالماء اكثر من كونها مركزا لتوليد القدره الفكريه. بيد ان المظاهر خادعه، ففي الواقع، ان "اشباه الادمغه" ، كما اطلقوا عليها، تشبه ادمغه البشر بشكل مذهل. اذ تنقسم الادمغه المصغره، مثلها مثل الدماغ البشري، الي ماده رماديه اللون، مكونه من الخلايا العصبيه وماده بيضاء اللون، هي النسيج الدهني الذي يتكون من "النهايات العصبيه" او محاور الخلايا العصبيه. كما ان الادمغه المصغره، كشان الدماغ البشريه، تنقسم الي مناطق معينه، فهي تتضمن القشره كثيره التجاعيد ، ومنطقه الحصين ، والمخيخ المسؤول عن تنسيق العضلات، والكثير من المناطق الاخري. واجمالا تعادل هذه الادمغه في الحجم الادمغه البشريه للاجنه في الاسبوع التاسع من الحمل. تهدف لانكاستر الي تحويل جلد الانسان الي خلايا دماغيه اذن، كيف يمكن الحصول علي دماغ مصغره؟ في الواقع، تطوير الدماغ ليس صعبا كما تتوقع، فاذا توافرت لديك بضعه عناصر بسيطه، مع المثابره علي نقع كل شيء في الكحول، يمكنك ان تصنع دماغا مصغرا في غضون شهور. اولا، ستحتاج الي بعض الخلايا، وقد حصل فريق لانكاستر علي خلايا من عينات جلد من متبرعين، ولكن يمكنك البدء باي نوع من الخلايا، مثل خلايا الانف او الكبد او اصبع القدم. ولان الخلايا الجذعيه فقط هي التي يمكنها ان تنمو في جميع الانسجه البشريه، فعليك ان تحول الخلايا التي جمعتها الي بعض الخلايا الجذعيه. ولهذا الغرض، استخدم الفريق نوعا من الامصال التي تعيد الشباب للخلايا، وهو خليط من البروتين يعيد الخلايا الي الحاله شبه الجنينيه. وبعد اسبوع واحد، سيصير لديك طبقه من الخلايا يمكن تشكيلها في صوره كره. ثم اخذت لانكاستر طبقا مليئا بسائل وردي اللون، وتقول: "تستطيع ان تراها هنا، انها لازالت صغيره عند هذه المرحله". يحتوي كل وعاء علي نقطه بيضاء في حجم الفصله. وتابعت: "وكانها تريد ان تتطور لتصبح مضغه". وفي النهايه تبدا كل خليه جذعيه تتخصص، لتتحول هذه الكرات الي مجموعه من انواع الخلايا المختلفه، ومنها خلايا الدماغ. في البدايه، يعتني الباحثون بالخلايا، كما يعتني الاباء والامهات بالجنين، فيغذونها ويشجعونها علي النمو. بعد ذلك تنقل كرات الخلايا الي طبق جديد، يمدونها فيه بالقليل من الطعام. وبسبب قله الطعام، تموت اغلب الخلايا، وتبقي خلايا المخ، وتقول لانكستر: "هذه الخلايا اقوي من غيرها، وازعم ان لا احد يعرف السبب". وفي النهايه، تغلف الادمغه بطبقه من الهلام. وتقول لانكاستر: "علي عكس الهلام الطبيعي، يبدا هذا الهلام في صوره سائل تصبه في الحضانه، ويتحول فيها عندما يصبح دافئا الي هلام". وهذا الهلام يشبه نسيج الدماغ الذي يحيط عاده بالدماغ لدي الجنين، ليقوم بدور الجمجمه، فيشجع الادمغه المصغره علي النمو بطريقه طبيعيه نسبيا. وبعد ثلاثه اشهر، سيصبح لديك منتج نهائي حجمه نحو اربعه ملليمترات ويحوي زهاء مليوني خليه عصبيه. وتقول لانكستر: "يحتوي دماغ الفار البالغ مكتمل النمو علي اربعه ملايين خليه عصبيه فقط، ولذا فان هذا العدد من الخلايا العصبيه سيفي بالغرض." وعلي الرغم من ان الادمغه المصغره تعج دوما بالنشاط الكهربائي، كلما ارسلت الخلايا العصبيه الاشارات الي بعضها بعضا، الا ان لانكاستر لا تعد ذلك انجازا كبيرا من جانبها. في الوقت الحالي، ليس من المتوقع ان تتمكن الادمغه التي طورتها لانكاستر من التفكير وتقول لانكاستر: "مع ان هذا الامر ليس كبير الاهميه، الا اننا نستدل منه اننا نجحنا في تخليق خلايا عصبيه فعاله وتشبه الخلايا العصبيه في الدماغ البشريه". وتقارن هذه الخلايا بخلايا القلب، التي تمكن الاطباء من انمائها في طبق بتري وتوفير الوسط اللازم لها لتنبض في سنه 2013. وبينما برمجت خلايا القلب لكي تضخ الدم، فان الخلايا العصبيه مبرمجه لتطلق الاشارات. وتقول لانكاستر: "لو وجدت الخليه العصبيه نفسها بمفردها، سترغب بشده في اطلاق الاشارات، الي درجه انها قد تتصل بنفسها لتطلقها". وفي الوقت الحالي، ليس من المتوقع ان تتمكن الادمغه التي طورتها لانكاستر من التفكير، ولا احد يفهم كيف يولد نشاط الدماغ الافكار. والغريب انه من الصعب تعريف ماهيه الافكار. فعندما نتعرض لاي مثير خارجي، تختزن ادمغتنا المعلومات بتعضيد الترابط بين الخلايا العصبيه او تكوين روابط جديده. ويبلغ متوسط عدد الروابط لدي الشخص البالغ الف تريليون رابط، وهذا العدد من شانه ان يمد الدماغ بقوه معالجه تعادل كمبيوتر قوته تريليون بت في الثانيه. ولكن حتي لو كانت الادمغه المصغره لديها نفس مكونات الدماغ البشري، فالمشكله الحقيقيه انها لن تتطور تطورا طبيعيا من دون جسد ليوفر لها المعلومات اللازمه عن العالم من حولها. وتقول لانكاستر: "ان الخلايا العصبيه تعمل ولكنها في الواقع لا تعمل في تناسق مع بعضها بعضا." وضربت مثلا بالاشخاص الذين ولدوا عميانا، وتقول: "لان هؤلاء لا يتعرضون للضوء، فلن يتكون الجزء من الدماغ الذي يحتاج عاده لكي يعمل." فاذا ما اخضعنا الادمغه التي نمت في المعمل لاختبار التخطيط الكهربائي للدماغ، قد لا نري اي شيء، لان ما يسمي "بموجات الدماغ" التي ترصدها الاجهزه، تظهر كنتيجه لاطلاق ملايين الخلايا العصبيه لاشارات كهربائيه في ان واحد، والتي يمكن الكشف عنها مجتمعه من خلال الاقطاب التي توضع علي الراس. الا ان لانكاساتر وفريقها لا يهدفون الي تطوير عقول واعيه. وفي اطار سعي الفريق للكشف عن اسباب التفوق الفكري للبشر عن الشمبانزي، علي الرغم من ان التباين الوراثي بينهما نحو 1.2 في المئه فقط، جمعوا جينات لها علاقه بتطور الدماغ من بشر ووضعوا مكانها جينات مماثله ماخوذه من شبمانزي. ثم استعان الفريق بهذه الخلايا لعمل ادمغه هجينه من خلايا بشر وشمبانزي. وكلما تنمو الدماغ، يصبح دور الجين، في اغلب الحالات، اكثر وضوحا. فعلي سبيل المثال، قد تكون الادمغه التي تحوي جين الشمبانزي اصغر من الادمغه البشريه المعتاده، او تتضمن خلايا عصبيه اقل. وخلاصه القول، ان الادمغه التي نمت في المعمل تمكن الباحثين من اجراء تجارب لم يتسن لهم اجراءها في المعتاد قط، يتضمن كل دماغ في معمل لانكاستر نحو مليوني خليه عصبيه، اي نصف الخلايا العصبيه للفار وتامل لانكاستر ان تجري التجارب نفسها علي ادمغه شمبانزي تنمو معمليا. الا ان قرده الشمبانزي من الانواع المحميه، ويتعذر الحصول علي اجزاء من جلدها. ولكنهم وجدوا مصدرا بديلا للحصول علي الخلايا. وتقول لانكاستر: "تتخلص حدائق الحيوان عاده من المشيمه، بعدما تلد الحيوانات، ولكننا يمكن ان نحصل علي ما خلفته الحيوانات بعد الولاده". وفي اماكن اخري، تستخدم اشباه الادمغه لدراسه الامراض التي تصيب ادمغه البشر دون غيرهم، من التوحد الي انفصام الشخصيه. وقد كان من الصعب في السابق دراسه هذه الحالات معمليا، لان هذه الامراض، بحسب تعريفها، لا يمكن ان يصاب بها اي حيوان اخر. وبمقارنه ادمغه نمت باستخدام جلد ماخوذ من بالغين طبيعيين، مع تلك الماخوذه من مرضي التوحد، توصل العلماء في العام الماضي الي ان المرض قد يكون ناتجا عن اختلال توازن بين نوعين رئيسيين من الخلايا العصبيه، الخلايا العصبيه التي تطلق الاشارات ، وتلك التي تقوم بدور المكبح . وتقول لانكاستر: "ان التوازن بين هذين النوعين من الخلايا العصبيه في الدماغ الطبيعي دقيق للغايه ، ولذا فتخيل ما قد يحدثه هذا الخلل من اثر علي طريقه اداء الشبكه العصبيه". وتكمن اهميه هذا الاكتشاف في ان اشباه الادمغه لا يمكنها محاكاه هذه الاضطرابات فحسب، بل انها تمكن العلماء ايضا من الرجوع بالزمن الي الوراء لمعرفه اسباب اختلاف ادمغه مرضي التوحد عن سائر الادمغه. وتقول لانكاستر: "يمكنك مراقبه تطور هذه الادمغه المصغره مع مرور الوقت لتعرف عند اي مرحله بدات تختلف عن دماغ الشخص السليم. وهذا الامر لا يتسني لك فعله في المعتاد." لقد بدات الدماغ التي تنمو معمليا تغير بالفعل فهمنا للدماغ واضطراباتها وما يميز الدماغ البشريه عن غيرها. وعلي الرغم من ان "اشباه الادمغه" لم تخترع الا سنه 2013، الا انه من خلال البحث في محرك غوغل، ستجد ان الاوراق البحثيه التي اجريت في هذا المجال بلغ عددها الفين و820 ورقه. وفي الوقت الحالي، تعكف جماعات عديده علي تحسين الادمغه بتوفير مصدر للدماء، لكي يزداد حجمها، اذ تعتمد هذه الادمغه التي لا يزيد حجمها عن 4 ملليمترات كليا علي الاكسجين والمواد المغذيه، التي تاتيها من السائل المحيط بها. اما الهدف الاكبر الذي يضعه الكثير من العلماء نصب اعينهم، فيتمثل في ان تعمل اشباه الادمغه مثل الدماغ الطبيعي، لتكون شبكات يمكن تقطيعها الي شرائح وتلوين هذه الشرائح ودراستها، كما هو الحال مع ادمغه فئران المعامل. اما في الوقت الراهن، فلا زالت اشباه الادمغه غير فعاله مثلها كمثل حبات الفشار. يمكنك قراءه الموضوع الاصلي علي موقع .BBC Future
تعمل الباحثه مادلين لانكاستر في الوقت الراهن علي انماء 300 دماغ في معملها. الصحفيه العلميه زاريا غورفيت تعرض لنا جانبا من تجربه لتطوير ادمغه بشريه داخل المختبر.