من الصعب جداً تصور أنه في عصرنا الحالي، ومع تحسن الرعاية الصحية وتسهيل الوصول إلى الخدمات الصحية، لا يزال إساءة استخدام الكحول يشكل مصدر قلق صحي عالمي رئيسي. ولسوء الحظ، فقد ثبت أن الأم الحامل التي تستهلك كميات كبيرة من الكحول قد تنجب طفلاً يعاني من تلف شديد في الدماغ واضطرابات في النمو العصبي تستمر مدى الحياة، كما هو واضح لدى المصابين بمتلازمة الجنين الكحولية (FAS)1,2,3. وفي النساء اللواتي لديهن تاريخ مؤكد من استخدام الكحول أثناء الحمل، يكون الجنين النامي عرضة أيضاً لكميات صغيرة من الكحول أو لأنماط مختلفة من استهلاك الكحول التي تؤدي إلى تباينات متنوعة في تركيزات الكحول في الدم. في هذه الحالة الأخيرة، وبينما قد لا يظهر الأطفال اضطرابات شكلية أو عصبية سلوكية شديدة مثل المصابين بـ FAS، إلا أنهم قد يظهرون إعاقات معرفية واضطرابات عاطفية مدى الحياة تتراوح من الخفيفة إلى الشديدة3,4. وإجمالاً، تشكل متلازمة FAS والأشكال الأقل حدة من الاضطرابات الناتجة عن تعاطي الكحول قبل الولادة مجموعة من اضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs). وليس من المستغرب أن تكون FASDs قابلة للوقاية تماماً، ولكن المثير للدهشة أن التقديرات تشير إلى أنه في المجتمعات التي يشيع فيها إساءة استخدام الكحول، تظل هذه الاضطرابات السبب الرئيسي غير الجيني للإعاقة العصبية والمعرفية، حيث تؤثر على حوالي 2% إلى 5% من الأطفال الصغار في الولايات المتحدة وفي الدول الأوروبية مثل فرنسا والسويد. وبالنسبة لمعدل حدوث FAS وحدها داخل الولايات المتحدة، فإن الانتشار يتراوح بين 2 إلى 7 لكل 1,000 مولود حي5، مما يعني أن المعدل الإجمالي لحدوث FASDs أعلى بكثير من معدل حدوث FAS.
أظهرت دراسات التصوير العصبي التي أجريت على الأطفال المصابين باضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs) وجود تشوهات في الدماغ، مثل رقة الجسم الثفني6، وصغر حجم الدودة المخيخية الأمامية7، وصغر حجم الحصين8. وتكمن هذه التشوهات الدماغية وراء بعض الاضطرابات المعرفية العصبية طويلة الأمد الملحوظة لدى الأطفال المصابين باضطرابات طيف الكحول الجنينية. ولم يتم بعد تحديد الروابط الدقيقة التي تربط بين التباينات في التغيرات الدماغية الناتجة عن تناول الأم للكحول والتباينات في نمط (أي نوع ومدى) قصور معرفي عصبي معين. ولكن كنقطة بداية، يعد الحصين مرشحاً ممتازاً لتحديد مدى تأثره بآثار الكحول قبل الولادة. وبالفعل، يظهر الأطفال المصابون باضطرابات طيف الكحول الجنينية عجزاً في السلوكيات التي يتوسطها الحصين، مثل تعلم المكان9,10 والاسترجاع المتأخر للأشياء11.
أثبتت نماذج القوارض لاضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs) أنها لا تقدر بثمن في توضيح الآليات التي تؤدي إلى الاضطرابات المعرفية العصبية التي تظهر لدى الأطفال المصابين بهذه الاضطرابات. يتضمن نموذج التعرض الشره الراسخ الذي اعتمدناه تقديم الكحول للجرذان خلال الأيام من 4 إلى 9 بعد الولادة.12,13، وهي فترة يخضع خلالها الدماغ لتكوين سريع للمشابك العصبية والاتصالات الشجيرية، وهو ما يماثل الأسبوع الرابع والعشرين من المرحلة الجنينية لدى البشر ويمتد إلى الـ 3بحث وتطوير ثُلث الحمل14,15,16,17يؤدي هذا النموذج تحديداً إلى فقدان كبير في الخلايا العصبية في الحصين.18,19 والعصبونات في العديد من مناطق الدماغ الأخرى مثل المخيخ12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23، مصحوباً باعتلالات شديدة في الوظائف المعرفية تشمل مجالات مختلفة21,24,25يمكن تقييم الاضطراب المعرفي الناتج عن التعرض المبكر للكحول في الجرذان بطرق مختلفة، لا سيما باستخدام الإشراط الكلاسيكي لرمش العين (ECC). ويُعدُّ التكييف الكلاسيكي (ECC) نموذجاً تم استخدامه لأكثر من قرن من الزمان للبحث علمياً في الأسس الجوهرية للتعلم.26,27 وبذلك، يوفر هذا النموذج طريقة مفيدة لفهم التبعات المعرفية العصبية السلبية الناتجة عن التعرض الكحولي للجنين بشكل أفضل. وهو نموذج مرن للغاية يتيح للباحثين استخدام مجموعة متنوعة من إجراءات التبريد الإقفاري (ECC) المختلفة، والتي يمكن فحص أي منها عبر العديد من الأنواع الثديية صعوداً في السلم التطوري (من الفئران إلى البشر) وخلال 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 ذاتها.26,32,33,34,35,36,37.
يتم توضيح أحد أشكال التكييف الكلاسيكي (ECC)، وهو تكييف الأثر (trace ECC)، في هذه الورقة (الشكل 1). ولتوفير السياق، تتم مقارنته بالشكل الأكثر تقليدية وهو تكييف التأخير (delay ECC). تم نمذجة نموذج التكييف الكلاسيكي بناءً على التكييف الكلاسيكي باستخدام الكلاب، والذي أجراه لأول مرة عالم الفسيولوجيا الحائز على جائزة نوبل، إيفان بافلوف. اكتشف بافلوف أن بعض المنبهات مثل النغمات لا تسبب سيلان اللعاب بشكل طبيعي، ولكن عندما يسبق النغمة تقديم الطعام ويتداخل معه، يمكن تعزيز استجابة سيلان اللعاب من خلال التقديم المتكرر للاثنين، بشرط الحفاظ على هذا الارتباط بين النغمة والطعام. وهذا مثال على تكييف التأخير، بناءً على فكرة أن قوة الارتباط تتم بوساطة التلاصق الزمني المباشر بين المنبهين، مما يجعل ظروف التعلم مثالية للحيوان. كما اختبر متغيرات أخرى من الارتباط بين النغمة والطعام، مثل إيقاف النغمة وترك فترة "أثر" قبل تقديم الطعام. وعندما يكون المنبهان غير متلاصقين بما يكفي، أصبح من الأصعب بكثير على الكلاب إظهار استجابات سيلان اللعاب قبل تقديم الطعام. وبالتالي، فإن عدم التلاصق بين إيقاف النغمة وتقديم الطعام هو مثال على تكييف الأثر. وبما أن القوارض لا يسيل لعابها بشكل طبيعي عند وجود الطعام، يتم استخدام منبهات أكثر ملاءمة للنوع مثل الصدمة الخفيفة بدلاً من ذلك؛ كما أنها لا تظهر بشكل طبيعي استجابات دفاعية لرمش العين استجابةً للنغمات. وفي ظل هذه الخلفية، تتضمن إجراءات التكييف الكلاسيكي للقوارض تقديم نغمة بمستوى ديسبل معين واقترانها بطريقة ما بصدمة خفيفة إما لعضلة الجفن (orbicularis oculi) أو العضلة الصدغية (temporalis) لاستحثاث استجابة رمش العين. تُعتبر النغمة منبهاً شرطياً (CS)، بينما تُعتبر الصدمة منبهاً غير شرطي (US). في تكييف التأخير، يتم تقديم المنبه الشرطي أولاً؛ ويظل هذا المنبه فعالاً لمدة محددة. بعد ذلك، يتم تقديم المنبه غير الشرطي. يتداخل هذان المنبهان لمدة محددة، ثم ينتهي كلاهما في وقت واحد؛ وتعتبر استجابة رمش العين الناتجة عن المنبه غير الشرطي استجابة غير شرطية (UR). في هذا الإجراء، تتعلم القوارض إظهار استجابات رمش العين في وقت ما بعد تقديم المنبه الشرطي، ولكن مباشرة قبل المنبه غير الشرطي، وذلك لتوقع هذا المنبه النفوري. تُسمى استجابة رمش العين المتعلمة استجابة شرطية (CR). أما في تكييف الأثر، فيفصل بين المنبه الشرطى والمنبه غير الشرطى فترة زمنية خالية من المنبهات تُعرف باسم فاصل الأثر؛ حيث لا يتداخلان زمنياً كما هو الحال في تكييف التأخير. خلال هذا الفاصل، يُطلب من الحيوان حل متطلبات الارتباط بين المنبهات. وعلى غرار تكييف التأخير، يحدث التعلم عندما يظهر الحيوان باستمرار استجابة الرمش بعد توقف المنبه الشرطي، ولكن مباشرة قبل تقديم المنبه غير الشرطي. وعبر قدر معين من تدريب الاكتساب (اقتران CS مع US)، تتطور منحنيات التعلم (أي بناءً على قياسات CR المختلفة). وتظهر دراسات الآفات والتصوير العصبي أن التعلم الناجح في تكييف التأخير يعتمد على وجود دوائر عصبية سليمة بين المخيخ وجذع الدماغ38,39,40، بينما يعد تكييف الأثر إجراءً من مرتبة أعلى يتطلب مشاركة عصبية إضافية من الحصين41,42,43,44 وهياكل قشرية أخرى45,46. ونظراً لمتطلبات التوقيت اللازمة لاكتساب الاستجابات الشرطية للأثر بنجاح، فإن هذه المهمة تكون أيضاً أصعب في التعلم (حتى بالنسبة للأفراد الطبيعيين).

الشكل 1: الإشراط الكلاسيكي لرمش العين بنمط الأثر. يظهر الشكل موجة فعلية ممثلة لجرذ بالغ في مجموعة الضبط غير المأنبوبة (UC). يتم تقديم المثير الشرطي CS وهو النغمة (85 dB، 2.8 kHz) أولاً لمدة 380 ms. يلي ذلك فاصل أثر (trace interval) مدته 500 ms، حيث لا يوجد أي مثيرات. بعد ذلك، يتم إعطاء المثير غير الشرطي US وهو صدمة كهربائية (1.6 mA) لمدة 100 ms. يحدث التعلم الناجح في هذه المهمة عندما يزداد تردد (%) أو سعة (بالفولت) رمش العين خلال النافذة الزمنية للاستجابة الشرطية (CR) (فترة CR الإجمالية) عبر جلسات تدريب متعددة. وبشكل خاص، فإن القوارض التي تمتلك حصينًا سليمًا عادةً ما تصدر استجابات شرطية (CRs) أكثر دقة من حيث التوقيت (Adaptive CRs) قبيل بداية المثير غير الشرطي US (ضمن نافذة زمنية قدرها 200 ms). كما يتم قياس استجابات الجفل (SRs) خلال أول 80 ms بعد بداية المثير الشرطي CS، والاستجابات غير الشرطية (URs). عادة ما تكون استجابات الجفل غير الترابطية منخفضة أو غير موجودة في القوارض المدربة جيدًا، بينما من المتوقع أن تكون الاستجابات غير الشرطية (URs) عالية التردد والسعة. تتطلب هذه المهمة أن يتعلم القارض الربط بين نهاية المثير الشرطي CS وبداية المثير غير الشرطي US (خلال فاصل الأثر)، مما يجعل اكتسابها أصعب بطبيعتها مقارنة بالإشراط الكلاسيكي بنمط التأخير (delay ECC). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
نوضح هنا العواقب الوظيفية الضارة للتعرض للكحول في مرحلة حديثي الولادة والتي يتم تقديمها بطريقة تشبه الشرب المفرط (binge-like)، حيث يتم تقييم ذلك من خلال إجراء التكييف الكلاسيكي الأثري (trace ECC) الذي يقدم منبهًا شرطيًا (CS) عبارة عن نغمة بقوة 85 dB (بتردد 2.8 kHz) تستمر لمدة 380 ms، يليها منبه غير شرطي (US) عبارة عن صدمة بقوة 1.6 mA تستمر لمدة 100 ms، ويفصل بين هذه المحفزات فترة أثر مدتها 500 ms. وقد أشرنا إلى فائدة هذا الاختبار السلوكي في دراسات سابقة بحثت في التدخل بالكولين ومكملات الحديد للتخفيف من آثار التعرض للكحول في مرحلة حديثي الولادة18,47. وبالفعل، يمكن استخدام التكييف الكلاسيكي الأثري كأداة تشخيصية لتقييم اعتلال الحصين الناجم عن الكحول لدى حديثي الولادة. وتكمن ميزته مقارنة بالتكييف الكلاسيكي المؤجل (delay ECC) في أنه أكثر حساسية في اكتشاف الاضطرابات في وظيفة الحصين، والتي تكون متضررة لدى البشر المصابين باضطرابات طيف الكحول الجنينية (FASDs).
يمتد تطبيق التكييف الكلاسيكي (ECC) إلى ما هو أبعد من مجال متلازمة الجنين الكحولية. إذ يمكن استخدام العديد من متغيرات التكييف الكلاسيكي (على سبيل المثال، التأخير، والأثر، والمركب، والعكس) لتوضيح الاختلافات الوراثية في التعلم عبر مراحل النمو، والأساس العصبي البيولوجي للتعلم الترابطي في الثدييات الطبيعية، بالإضافة إلى مدى تأثر أنظمة الدماغ المختلفة بالتحديات المتعددة، والتي تشمل (على سبيل المثال لا الحصر) المسوخات، والسموم البيئية، وإصابات الدماغ الرضحيّة، والأمراض التنكسية العصبية، والحالات النفسية.