من الصعب تماماً تخيل أنه في عصرنا الحالي، ومع تحسن الرعاية الصحية وتسهيل الوصول إلى الخدمات الصحية، لا يزال إساءة استخدام الكحول يمثل مصدر قلق صحي عالمي رئيسي. ولسوء الحظ، فقد ثبت أن الأم الحامل التي تستهلك كميات كبيرة من الكحول قد تنجب طفلاً يعاني من تلف دماغي شديد واضطرابات في النمو العصبي تستمر مدى الحياة، كما هو واضح لدى المصابين بمتلازمة الجنين الكحولية (FAS)1,2,3. وفيما يخص النساء اللواتي لديهن تاريخ مؤكد من استخدام الكحول أثناء الحمل، فإن الجنين النامي يكون أيضاً عرضة للتأثر بكميات صغيرة من الكحول أو بأنماط مختلفة من استهلاكه تؤدي إلى تباين في تركيزات الكحول في الدم. وفي هذه الحالة الأخيرة، ورغم أن الأطفال قد لا يظهرون الاضطرابات المورفولوجية أو العصبية السلوكية الشديدة مثل تلك المصاحبة لـ FAS، إلا أنهم قد يظلون يعانون من إعاقات معرفية واضطرابات عاطفية مدى الحياة تتراوح شدتها من الطفيفة إلى الشديدة3,4. وبشكل عام، تشكل FAS والأشكال الأقل شدة من الاضطرابات الناجمة عن تعاطي الكحول قبل الولادة مجموعة من اضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs). وليس من المفاجئ أن هذه الاضطرابات قابلة للوقاية تماماً، ولكن من المثير للدهشة أن التقديرات تشير إلى أنه في المجتمعات التي يشيع فيها إساء استخدام الكحول، تظل هذه الاضطرابات السبب غير الوراثي الرئيسي للإعاقة العصبية والمعرفية، حيث تؤثر على حوالي 2% إلى 5% من الأطفال الصغار في الولايات المتحدة وفي دول أوروبية مثل فرنسا والسويد. وبالنسبة لمعدل حدوث FAS وحدها داخل الولايات المتحدة، فإن معدل الانتشار هو 2 إلى 7 لكل 1,0 مولود حي5، مما يشير إلى أن معدل حدوث FASDs الإجمالي أعلى بكثير من معدل حدوث FAS.
أظهرت دراسات التصوير العصبي التي أُجريت على الأطفال المصابين باضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs) وجود تشوهات دماغية، مثل رقة الجسم الثفني6، وصغر حجم الدودة المخيخية الأمامية7، وصغر حجم الحصين8. وتكمن هذه التشوهات الدماغية وراء بعض الاضطرابات المعرفية العصبية طويلة المدى الملاحظة لدى الأطفال المصابين باضطرابات طيف الكحول الجنينية. ولم يتم بعد تحديد الروابط الدقيقة التي تربط بين التغيرات الدماغية الناتجة عن تعاطي الأم للكحول والتباينات في نمط (أي نوع ومدى) قصور معرفي عصبي معين. ولكن كبداية، يعد الحصين مرشحاً ممتازاً لتحديد مدى تأثره بآثار الكحول قبل الولادة. وبالفعل، يظهر الأطفال المصابون باضطرابات طيف الكحول الجنينية قصوراً في السلوكيات التي يتوسطها الحصين، مثل تعلم المكان9,10 واسترجاع الأشياء المؤجل1.
لقد أثبتت نماذج القوارض لاضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs) أنها ذات قيمة لا تقدّر بثمن في توضيح الآليات التي تؤدي إلى الاختلالات المعرفية العصبية المشاهدة لدى الأطفال المصابين بهذه الاضطرابات. ويتضمن نموذج التعرض المفرط (binge-exposure model) الراسخ الذي اعتمدناه تقديم الكحول للجرذان خلال الأيام التالية للولادة من اليوم الرابع إلى التاسع.12,13، وهي فترة يمر خلالها الدماغ بتكوين سريع للمشابك والاتصالات الشجيرية، وهو ما يماثل الأسبوع 24 من المرحلة الجنينية لدى البشر ويمتد إلى الأسبوع 3بما أن النص المقدم هو مجرد اختصار "rd"، وهو غير كافٍ لتحديد سياق علمي أو تقني محدد لترجمته، يرجى تزويدي بالنص الكامل المراد ترجمته لضمان الدقة العلمية والالتزام بالمعايير المطلوبة. ثلث الحمل14,15,16,17يؤدي هذا النموذج تحديداً إلى فقدان كبير في العصبونات الحصينية.18,19 والعصبونات في العديد من مناطق الدماغ الأخرى مثل المخيخ12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23، يصاحبها ضعف شديد في الوظائف المعرفية يمتد ليشمل مجالات مختلفة21,24,25يمكن تقييم الاضطراب المعرفي الناتج عن التعرض المبكر للكحول في الجرذان بطرق مختلفة، لا سيما باستخدام إشراط رمش العين الكلاسيكي (ECC). يُعد ECC نموذجاً تم استخدامه لأكثر من قرن من الزمان للبحث العلمي في الأساس الجوهري للتعلم26,27 وبناءً على ذلك، فإنها توفر طريقة مفيدة لفهم التبعات المعرفية العصبية الضارة الناتجة عن التعرض للكحول في المرحلة الجنينية بشكل أفضل. ويُعد هذا النموذج مرناً للغاية، حيث يتيح للباحثين استخدام مجموعة متنوعة من إجراءات التبريد الموجه (ECC) المختلفة، والتي يمكن فحص أي منها عبر العديد من الأنواع الثديية صعوداً في السلم تطوريّ (من الفئران إلى البشر) وفي مراحل مختلفة من تطور الدماغ.28,29,30,31علاوة على ذلك، فإن الدوائر العصبية الأساسية التي تتوسط التعلم الترابطي في هذا النموذج مدعومة بتقارير تجريبية ونفسية عصبية في هذه الأنواع نفسها.26,32,33,34,35,36,37.
يتم توضيح أحد أشكال التكيف الشرطي للعين (ECC)، وهو التكيف الشرطي الأثري (trace ECC)، في هذه الورقة (الشكل 1). ولتوفير السياق، تمت مقارنته بالشكل الأكثر تقليدية وهو التكيف الشرطي المتأخر (delay ECC). تم نمذجة نموذج التكيف الشرطي للعين بناءً على التكيف الكلاسيكي باستخدام الكلاب، والذي أجراه لأول مرة عالم الفسيولوجيا الحائز على جائزة نوبل، إيفان بافلوف. اكتشف بافلوف أن محفزات معينة مثل النغمات لا تسبب سيلان اللعاب بشكل طبيعي، ولكن عندما تسبق تقديم الطعام وتتداخل معه، يمكن تعزيز استجابة سيلان اللعاب من خلال التكرار في تقديم الاثنين، شريطة الحفاظ على هذا الارتباط بين النغمة والطعام. هذا مثال على التكيف الشرطي المتأخر، مع فكرة أن قوة الارتباط تتم بوساطة التقارب الزمني الفوري بين المحفزين، مما يجعل ظروف التعلم مثالية للحيوان. كما اختبر تنويعات أخرى للارتباط بين النغمة والطعام، مثل إيقاف النغمة وترك فترة "أثر" قبل تقديم الطعام. وعندما كان هذان المحفزان غير متجاورين بما يكفي، أصبح من الأصعب بكثير على الكلاب إظهار استجابات سيلان اللعاب قبل تقديم الطعام. وبذلك يكون عدم التجاور بين إيقاف النغمة وتقديم الطعام مثالاً على التكيف الشرطي الأثري. وبما أن القوارض لا يسيل لعابها بشكل طبيعي عند وجود الطعام، يتم استخدام محفزات أكثر ملاءمة للنوع مثل الصدمة الكهربائية الخفيفة بدلاً من ذلك؛ كما أنها لا تظهر بشكل طبيعي استجابات رمش دفاعية للنغمات. وفي هذا السياق، تتضمن إجراءات التكيف الشرطي للعين في القوارض تقديم نغمة بمستوى ديسيبل معين وربطها بطريقة ما بصدمة خفيفة إما لعضلة الجفن (orbicularis oculi) أو العضلة الصدغية (temporalis) لاستثارة استجابة الرمش. تُعتبر النغمة محفزاً شرطياً (CS) بينما تُعتبر الصدمة محفزاً غير شرطي (US). في التكيف الشرطي المتأخر، يُقدم المحفز الشرطي أولاً؛ ويظل هذا المحفز يعمل لمدة زمنية محددة. بعد ذلك، يتم تقديم المحفز غير الشرطي. يتداخل هذان المحفزان لمدة محددة، ثم ينتهي كلاهما في وقت واحد؛ وتعتبر استجابة الرمش الناتجة بسبب المحفز غير الشرطي استجابة غير شرطية (UR). في هذا الإجراء، تتعلم القوارض إظهار استجابات الرمش في وقت ما بعد تقديم المحفز الشرطي، ولكن مباشرة قبل المحفز غير الشرطي، وذلك لتوقع هذا المحفز المنفر. ويُشار إلى استجابة الرمش المتعلمة باسم الاستجابة الشرطية (CR). أما في التكيف الشرطي الأثري، فيفصل بين المحفز الشرطي والمحفز غير الشرطي فترة زمنية خالية من المحفزات تُعرف باسم فاصل الأثر؛ فهما لا يتداخلان زمنياً كما هو الحال في التكيف الشرطي المتأخر. وخلال هذا الفاصل، يُكلف الحيوان بحل متطلبات الارتباط بين المحفزات. ومثل التكيف الشرطي المتأخر، يحدث التعلم عندما يظهر الحيوان باستمرار استجابة رمش بعد توقف المحفز الشرطي، ولكن مباشرة قبل تقديم المحفز غير الشرطي. ومن خلال قدر معين من تدريب الاكتساب (ربط CS مع US)، تتطور منحنيات التعلم (أي بناءً على قياسات CR المختلفة). وتظهر دراسات الآفات والتصوير العصبي أن التعلم الناجح في التكيف الشرطي المتأخر يعتمد على سلامة الدوائر العصبية في المخيخ وجذع الدماغ38,39,40، بينما يعد التكيف الشرطي الأثري إجراءً من رتبة أعلى يتطلب مشاركة عصبية إضافية من الحصين41,42,43,4 وبنيات قشرية أخرى45,46. وبسبب متطلبات التوقيت اللازمة لاكتساب الاستجابات الشرطية الأثرية بنجاح، فإن هذه المهمة تكون أيضاً أصعب في التعلم (حتى بالنسبة للأفراد الطبيعيين).

الشكل 1: تتبع الإشراط الكلاسيكي لرمش العين. يظهر هنا شكل موجي فعلي يمثل جرذاً بالغاً في مجموعة التحكم غير المُنْبُوبة (UC). يتم تقديم المثير الشرطي (CS) على شكل نغمة (85 ديسيبل، 2.8 كيلو هرتز) أولاً لمدة 380 ميلي ثانية، يليه فاصل تتبع مدته 50 ميلي ثانية لا يتم فيه تقديم أي مثيرات. بعد ذلك، يتم إلقاء المثير غير الشرطي (US) على شكل صدمة (1.6 ميلي أمبير) لمدة 10 ميلي ثانية. يحدث التعلم الناجح في هذه المهمة عندما يزداد تردد (%) أو سعة (بالفولت) رماشات العين خلال النافذة الزمنية للاستجابة الشرطية (CR) (فترة الاستجابة الشرطية الإجمالية) عبر جلسات تدريبية متعددة. وبشكل خاص، عادةً ما تُصدر القوارض ذات الحصين السليم استجابات شرطية أكثر دقة من حيث التوقيت (استجابات شرطية تكيفية) قبيل بدء المثير غير الشرطي (US) للصدمة مباشرة (ضمن نافذة زمنية قدرها 20 ميلي ثانية). كما يتم قياس استجابات الجفل (SRs) خلال أول 80 ميلي ثانية بعد بدء المثير الشرطي (CS) للنغمة، بالإضافة إلى الاستجابات غير الشرطية (URs). وعادةً ما تكون استجابات الجفل غير الترابطية منخفضة أو منعدمة في القوارض المدربة جيداً، بينما يُتوقع أن تكون الاستجابات غير الشرطية عالية التردد والسعة. تتطلب هذه المهمة أن يتعلم القارض كيفية سد الفجوة الترابطية بين انتهاء المثير الشرطي (CS) وبدء المثير غير الشرطي (US) (خلال فاصل التتبع)، مما يجعل اكتسابها أصعب بطبيعتها مقارنةً بالتكيف الشرطي بتأخير (delay ECC). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
نوضح هنا العواقب الوظيفية السلبية للتعرض للكحول في مرحلة حديثي الولادة والذي يتم تقديمه بطريقة تشبه الشرب المفرط (binge-like)، وذلك من خلال تقييمه بإجراء التكيف الشرطي الكلاسيكي (ECC) من نوع الأثر (trace)، والذي يتم فيه تقديم مثير شرطي (CS) عبارة عن نغمة بتردد 2.8 kHz وبشدة 85 dB تستمر لمدة 380 ms، يليه مثير غير شرطي (US) عبارة عن صدمة بشدة 1.6 mA تستمر لمدة 10 ms، ويفصل بين هذه المثيرات فترة أثر مدتها 50 ms. وقد ذكرنا فائدة هذا الاختبار السلوكي في دراسات سابقة بحثت في تدخل الكولين والمكملات الحديدية للتخفيف من آثار التعرض للكحول في مرحلة حديثي الولادة18,47. وبالفعل، يمكن استخدام trace ECC كأداة تشخيصية لتقييم اعتلال الحصين الناجم عن التعرض للكحول في مرحلة حديثي الولادة. وتكمن ميزته على delay ECC في أنه أكثر حساسية في الكشف عن الاضطرابات في وظيفة الحصين، والتي تكون متضررة لدى البشر المصابين باضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs).
يمتد تطبيق التكييف الكلاسيكي (ECC) إلى ما هو أبعد بكثير من مجال متلازمة الجنين الكحولية. إذ يمكن استخدام العديد من متغيرات التكييف الكلاسيكي (على سبيل المثال، التأخير، والتتبع، والمركب، والعكس) لتوضيح الاختلافات الأنطوجينية في التعلم عبر مراحل النمو، والأساس النيوروبيولوجي للتعلم الترابطي في الثدييات الطبيعية، فضلاً عن مدى تأثر أنظمة الدماغ المختلفة بالتحديات العديدة، بما في ذلك (على سبيل المثال لا الحصر) مسببات التشوهات، والسموم البيئية، وإصابات الدماغ الرضحيّة، والأمراض التنكسية العصبية، والحالات النفسية.