لغز حاسة الشم

1. مرحبا اخواتي الغاليات..


2. خفايا حاسة الشم


3. البداية


4. حل اللغز


5. اضطراب حاسة الشم


6. ويرجع الاطباء هذا الاضطراب في حاسة الشم الى العديد من الاسباب، منها:


7. التشخيص


8. خطر الفقدان


9. العلاج باستخدام الذاكرة الشمية


10. العلاج بالروائح


11. خلايا الشم الجذعية

مرحبا اخواتي الغاليات..

• هل صادفتِ في حياتك شخصاً لايمتلك حاسة شم؟ ولا يستطيع التمييز بين الروائح؟
• وهل أصبتِ في يوم بزكام ووجدت نفسك عاجزا عن تفسير فقدانك الوقتي لهذه الحاسة؟
• وكم هي صعوبة الحياة بدونها؟
• هل شممتِ يوما ما عطرا اعجبك ولم يعجب من كان معك؟
• هل سألتِ نفسك لماذا نميز الروائح؟ ولماذا تشعرنا بعض الروائح بالغثيان واخرى بالفرح؟
• وهل سمعتِ بالعلاج بالعطور؟
• وهل صادفتِ اناساً اصحاب حاسة شم قوية جدا؟

أسئلة كثيرة تبحث عن اجابات سنحاول الاجابة عن البعض منها، من خلال عرض آخر ما توصل اليه العلم، وعن طريق عرض حقائق ومعلومات خاصة بهذه الحاسة الرائعة، التي ظلت لغزا خفيا لفترة طويلة، الا انه بدأ يتكشف مع تقدم العلم، الذي بدأ بخرق اسبار الحياة، محاولا فتح الابواب المغلقة، كاشفا عن ظلمه تحيط بالكثير مما حولنا وما بداخلنا. فعلى الرغم من الشوط الطويل الذي قطعه العلماء في مجالي التشريح وعلم الوظائف، الا ان ذلك لم يحل اللغز بشكل كامل، فجاء الدور الآن على علم الجينات، ليخترق مجاهيل هذه الحاسة، مزودا العلم والطب بمفاتيح جديدة لاسرار الجسم البشري.

خفايا حاسة الشم

وهب الله الانسان الحواس الخمس التي تمكنه من ادراك ما حوله، ومن قدرة الله سبحانه وتعالى ان جعل لكل حاسة منها عضوا وانسجة وخلايا واعصابا ومستقبلات خاصة، تميز فيما بينها، وآلية عمل مختلفة عن غيرها، وموقع ارتباط خاصا بالدماغ لايشارك الحاسة شيء فيه، ولاتتأثر الحواس الاخرى في حالة اصابة موقع احداها في الدماغ، مع وجود ارتباط بين هذه الحواس.
تعتبر حاسة الشم من اكثر حواسنا غرابة واستعصاء على الفهم، فهذه الحاسة التي صنفت كحاسة كيميائية، اي ان عملها يعتمد على تأثير المواد الكيميائية، لم يستطع العلماء الى الآن تفسير قدرتها على التمييز بين الروائح المختلفة التي يقدر ان الانسان يستطيع تمييز 010000 نوع منها. كذلك تفسير امتلاك بعض الحيوانات لحاسة شم قوية تعادل 20-50 ضعف قوة حاسة الشم لدى الانسان الطبيعي، بالاضافة الى محاولة علاج المرضى الذين يعانون من اضطراب او فقدان حاسة الشم، واخيرا اختراع اجهزة تحاكي الانف في قدراته على الشم وتمييز الروائح.

البداية

تعرف العلماء في الماضي على نوع الخلايا الداخلة في عملية الشم ووظائفها، وميزوا بين انواع منها، وحاولوا من خلال هذه الخلايا الوصول الى التفسير الكامل، الا انهم كانوا يصطدمون دائما بمنطقة مغلقة لايستطيعون تجاوزها، تتمثل في تركيبة من البروتينات والمستقبلات والاعصاب، لم يستطيعوا ايجاد رابط يجمعها . لذلك سنحاول هنا شرح بعض الاسس المهمة في عملية الشم واجزائها، ثم الدخول في آخر ما توصل اليه العلماء في هذا المجال.
تبدأ عملية الشم مع دخول الجزيئات المتطايرة الدقيقة جدا (اقل من 300 حجم جزيئي) الى فتحة الانف، ثم وصولها الى منطقة تدعى المنطقة الشمية، حيث تذوب هذه الجزيئات في الطبقة المخاطية الرقيقة المحيطة بهذه المنطقة والتي تفرز من قبل غدد بومان (Bowmanصs glands)، ثم تقوم بروتينات خاصة موجودة في المنطقة المخاطية بنقلها الى المستقبلات الشمية (Receptors Olfactory)، التي يقدر عددها بحوالي عشرة ملايين مستقبل، والتي تقع على سطوح بروزات دقيقة جدا تدعى الاهداب (Cilia)، وتتصل هذه المستقبلات بدورها بالاعصاب الشمية التي تتجمع في منطقة واحدة تدعى البصلة الشمية (Olfactory Bulb)، التي ترسل هذه الاعصاب الى منطقة الاميكلادا (amygdala) في الدماغ حيث يتم تحليل الرائحة والتعرف عليها. يدخل ضمن عملية الشم هذه عدد كبير من العمليات الكيميائية والجينية التي ما زال العلم الحديث عاجزا عن فك طلاسمها ومعرفة اسرارها.
ولابد هنا من الاشارة الى بعض الامور التي لديها علاقة مباشرة بحاسة الشم في محاولة لفك هذه الطلاسم، منها الصفات الخاصة التي يجب ان تمتلكها جزيئات الرائحة، فهذه الجزيئات يجب ان تكون دقيقة جدا بحيث لا تتجاوز 300 حجم جزيئي، ويجب ان تكون قليلة القطبية، وقابلة للذوبان في الماء والدهون.
وشيء آخر مهم يجب عدم اغفاله وهو ان مساحة المنطقة الشمية عند الانسان والموجودة في كل منخار لاتتعدى 5 سم مربع بينما عند القطط تصل الى 25 سم مربعا وعند الكلاب الى 50 سم مربعا . ولون هذه المنطقة عند الانسان يميل الى اللون الاصفر بينما يكون لونها بني عند الكلاب. ويرجع العلماء ذلك الى كثافة المستقبلات والاعصاب عند الكلاب في هذه المنطقة. يضاف الى ذلك امتلاك الاعصاب الشمية لصفة تميزها عن جميع انواع الاعصاب الاخرى وهي وجود خلايا جذعية تحتها تجعلها تتجدد كل 40 يوما.
بالاضافة الى كل ما سبق فقد اكتشف العلماء في السنوات الاخيرة بروتينات توجد في المنطقة المخاطية تلعب دورا مهما في عملية الشم، وتعمل على:

• نقل الجزيئات الذائبة في السائل المخاطي الى المستقبلات.
• الارتباط بالمستقبلات التي تنقل الرائحة بشكل اشارات عصبية الى الدماغ.
• تخليص المنطقة الشمية من الجزيئات القديمة عن طريق تحطيمها، لكي تعطي فرصة للجزيئات الجديدة للوصول الى المستقبلات.
• وقاية المستقبلات من زيادة تركيز جزيئات الرائحة عن الحد الطبيعي.

ومع هذا الايجاز البسيط الذي يعتبر شيئا ضئيلا جدا مما عرفه العلماء، الا ان هناك امورا كثيرة لم يتسن للعلماء فهمها عن عملية الشم وكيف تتم داخل هذه التركيبة من البروتينات والمستقبلات والاعصاب؟ وكيف نميز بواسطة هذه الالية بين الروائح المختلفة؟ بالاضافة الى وجود نواقل عصبية كثيرة تشترك في هذه العملية لم يحدد نوعها الى الان.
وقد أضاف هذا عبئا كبيرا على الطب، حيث يعاني الاطباء من عدم قدرتهم على معالجة فاقدي حاسة الشم، وعلى الرغم من كون هذه الحالة غير مؤثرة بشكل كبير على الحياة، الا ان الباحثين قد لاحظوا ان فاقدي القدرة على الشم يصابون بحالة من الاكتئاب وتغير في طبيعة حياتهم. وذلك بسبب وجود علاقة كبيرة بين حاسة الشم والعواطف، والمزاج، والذاكرة، وجهاز المناعة، والهرمونات في الجسم، ووصل البعض الى القول ان هناك علاقة بين حاسة الشم والعلاقات الاجتماعية.
وقد ظهرت نظريات عديدة في هذا المجال، الا انها لم تعط تفسيرا كاملا لعملية الشم، او فشلت في تفسير حالات معينة. لذلك اتجه الباحثون الآن الى التقنيات الجينية من اجل حل هذه المسألة، وقد زودتنا هذه التقنيات الحديثة بمعلومات جديدة كانت خافية عن الباحثين، الا انه وبسبب كون هذه التقنيات ما زالت في بداياتها، فالفهم الكامل لمثل هذه الامور ما زال بعيدا، او كما يحلو للبعض القول: “نحن في الخطوات الاولى من الف ميل”.

حل اللغز

يقوم عالم الاعصاب لوردس كاتز قبل بداية محاضرته في كلية الطب في جامعة ديوك في ولاية كارولينا الامريكية بفتح قنينة تحتوي على مادة ذات رائحة كريهة جدا. الكثير من طلابه يغادرون مقاعدهم نتيجة عدم تحملهم للرائحة، بينما لا يتأثر كاتز لانه لا يشم هذه الرائحة. تأتي مثل هذه الاختلافات في حاسة الشم من التباين في المستقبلات الشمية، التي هي عبارة عن بروتينات موجودة على سطح الاعصاب الحسية التي تحدد طبيعة الرائحة الكيميائية المتطايرة التي تصل الى مجارينا التنفسية. يوجد لدينا عدد كبير من هذه المستقبلات المميزة، والتي من خلالها نستطيع تمييز عدد كبير من الروائح والتي قد يصل عددها الى 10000 نوع مختلف. لكن من دون فهم كامل لكيفية تشفير هذه المعلومات بواسطة المستقبلات الشمية.
يقول ستيوارت فيرستين، عالم الاعصاب في جامعة كولومبيا في ولاية نيويورك الامريكية: “يعتبر انف الثدييات افضل كشاف كيميائي في العالم، ومازلنا الى الآن لا نفهم كيف يعمل”. وفريق فيرستين كان اول من استطاع تحديد التفاعل الجزيئي بين مستقبل معين وجزيئات الرائحة.
وقد حدد العلماء عن طريق التجارب، ان كل خلية حسية تحمل نوعا واحدا من المستقبلات. وتشفر هذه المستقبلات التي توجد في الثدييات فقط من قبل عائلة كبيرة من الجينات. فعلى سبيل المثال يمتلك الفأر، الذي يمتاز بحاسة شم قوية جدا، ما يقارب 1200 جين معظمها في حالة عمل. لكن عند الانسان هناك حالة شبه معكوسة، فقد حصلت طفرات في ثلثي جينات المستقبلات الشمية حولتها الى جينات غير فعالة. وكما يبدو فإن هذه المستقبلات قد فقدت قدرتها على العمل منذ اسلافنا الاوائل نتيجة الطفرات التي حصلت، كما هو الحال بالنسبة للقدرة البصرية الكاملة على رؤية الالوان. لكن بالرغم من ذلك فمن الصعب مقارنة انخفاض حاسة الشم مع حاسة البصر، فمن السهولة تحديد الخلية الحسية التي تستجيب للاطوال الموجية للضوء في قرنية العين. فعبر عقود مضت، استعمل علماء الاعصاب اجهزة تسجيل الالكتروظيفية (Electrophysiological recording)، لتسجيل وتجميع وتحليل الاستجابات لنماذج بصرية معقدة.
لم يستطع الباحثون في مجال حاسة الشم البناء على مثل هذا الاساس الثابت، فمادة عطرية مفردة يمكن ان تميز من قبل عدة مستقبلات شمية، وكل مستقبل منها يمكنه تمييز عدة انواع من الروائح. وهذا يعني ان تحديد اي رائحة يتم تشفيره عبر مجموعة من الخلايا الحسية. لكن المشكلة الكبيرة تكمن في ان الشفرة لم تحل حتى الان، وقد تعرف علماء الشم الى الآن على درزن واحد فقط من المستقبلات الشمية عند الثدييات. وبصراحة اكثر، فإن الباحثين لم يتمكنوا من تحديد اي عصب حسي يحمل مستقبلا واحدا.
لدى سانكو نظرية اخرى، فهو يفترض ان جين المستقبل الشمي يحتاج الى ان يتفاعل مع منطقة تمتد من الحامض الرايبي (DNA)، تعرف بمنطقة تحكم لوكوس (Locus Control Region) (LCR)، مكونة بعض البروزات على الكرموسوم نفسه. ويمكن لهذه المنطقة ان تلتف وتضم جينات الشم، وهذا ما يحاول سانكو اثباته، لكن ذلك يمكن ان يحصل لجين واحد في المرة الواحدة. اما بالنسبة لمجموعة من هذه الجينات، فقد لاحظ سانكو ان اختفاء جزء صغير في منطقة تحكم لوكوس اطلق عليها تسمية الموقع ه (H)، سيؤدي الى بقاء مجموعة الجينات هذه غير فعالة.
وبالرغم من كل هذه الاكتشافات، الا ان المعرفة الكاملة في كيفية انتاج مستقبل فعال من قبل الخلايا الحسية المفردة سيبقى منطقة مظلمة لبعض الباحثين لتفسير كيف تقوم هذه الخلايا بالتعرف على الروائح. وللمساعدة في كسر هذه الشفرة، يجب على الباحثين اولا دراسة التفاعلات بين المستقبلات ومختلف الروائح لكل خلية مفردة. لكن من الصعب جدا تنمية وعزل هذه الخلايا عن محيطها، وهذا ما ولد مشكلة كبيرة للباحثين الذين حاولوا اختراق شفرة الشم، كما ان الخلايا المجاورة لها تحتوي على مستقبلات مختلفة.
الا ان الحل البديل موجود ايضا، فمن خلال الهندسة الجينية للخلايا سيتمكن العلماء من جعل هذه الخلايا اكثر قابلية للاستزراع في المختبر وحمل المستقبلات على سطوحها. لكن الجهود في هذا المجال ايضا تصاب بالاحباط بشكل دائم بسبب الفشل في نقل المستقبلات الشمية الى الغلاف الخارجي للخلايا المهندسة جينيا.

اضطراب حاسة الشم

يزور الاطباء كل عام في الولايات المتحدة الامريكية اكثر من 200 الف شخص يعانون من اضطراب في قدرتهم على الشم وتمييز الروائح. ويقدر عدد المصابين بهذه الحالة في الولايات المتحدة الامريكية لوحدها ما يقارب مليوني شخص. وعلى الرغم من كون هذه الحالة لا تؤثر على الحياة بشكل مباشر، الا انها تؤدي في كثير من الاحيان الى امراض نفسية اهمها الاكتئاب. بالاضافة الى فقدان الكثير من حاسة التذوق للارتباط الكبير بين هاتين الحاستين.

• هناك عدة انواع من اضطرابات حاسة الشم:
• فقدان حاسة الشم نهائيا (Anosmia).
• نقص الشم او فقدان حاسة الشم جزئيا او ضعف حاسة الشم (Hyposmia)، والتي تتميز بأن الشخص المصاب بهذه الحالة يفتقد الى القدرة على تمييز الروائح المختلفة.
• فرط الشم او زيادة قوة حاسة الشم (Hyperosima) والتي تتميز بازدياد حاسة الشم ولروائح معينة احيانا.
• بالاضافة الى حالات اخرى متمثلة في شم روائح غير موجودة نتيجة امراض نفسية او تغير في شم الروائح نتيجة اصابة عصبية.

ويرجع الاطباء هذا الاضطراب في حاسة الشم الى العديد من الاسباب، منها:

• امراض فيروسية او جرثومية.
• اصابة في الرأس ادت الى اذى في الدماغ.
• اضطراب هرموني كما يحصل مع الحوامل او اثناء الدورة الشهرية.
• التقدم في العمر.
• بعض الامراض التي تصيب الدماغ كالزهايمر.
• تكون زوائد او التهاب في منطقة الشم.
• حالة وراثية او ولادية.
• حالات نفسية كمرض الفصام.
• حالات مرضية كمرض الشقيقة.
• التعرض لبعض المواد الكيميائية كالمبيدات الحشرية او المذيبات او بعض انواع المعادن.
• انواع معينة من الادوية.
• الاصابة بورم سرطاني في الرقبة او الرأس.
• العلاج الكيميائي.

التشخيص

هناك اختبار بسيط يجريه الطبيب المعالج لتقدير حالة فقدان حاسة الشم. حيث يعطى المريض بعض الاوراق التي يقشطها ثم يشمها، وكل واحدة منها تحمل رائحة معينة، ويحدد الطبيب حالة المريض من خلال قدرته على تمييز الروائح.
وكان هذا الاختبار اولا يجرى لمرضى اضطراب حاسة الشم فقط اما الآن فقد اعتمد هذا الاختبار في الولايات المتحدة الامريكية لتشخيص مرضى الزهايمر. حيث يطلب الطبيب المختص من المريض التعرف على روائح مألوفة من كتاب الشم، وقد لاحظ الاطباء ان مرضى الزهايمر يحتاجون الى وقت اطول من اجل تحديد الروائح، ويخطئون في التعرف عليها في كثير من الاحيان. ومن فوائد هذا الاختبار تحديد مرضى الزهايمر في وقت مبكر مما يتيح فرصة اكبر لعلاج هؤلاء المرضى في مراحل مبكرة.

خطر الفقدان

سيتساءل الكثير هل ان فقدان حاسة الشم امر خطير؟ والاجابة ستكون نعم. لان ذلك يعتبر في بعض الاحيان امرا مهلكا، على الرغم من كونه غير مؤذ بشكل كبير. لكن رغم ذلك تبقى حاسة الشم الانذار الاول في الكثير من الحالات الطارئة كتسرب غاز سام او في حالة وجود دخان صادر عن حريق. وفي بعض الاحيان يعتبر فقدان حاسة الشم دليلا على الاصابة بمرض خطير كمرض الزهايمر او احد انواع الاورام الخبيثة او سوء تغذية او حالة نفسية معينة. كما لوحظ ان فقدان حاسة الشم ادى الى اصابة عدد كبير من المرضى بحالة اكتئاب. بالاضافة الى فقدان حاسة الشم ادى الى فقدان جزء كبير من حاسة التذوق التي تلاحظ عادة من قبل المرضى .

العلاج باستخدام الذاكرة الشمية

تحمل بعض الروائح للعديد منا ذكريات حسنة او سيئة، وعلى الرغم من ذهاب هذه الذكرى الا ان الرائحة مازالت عالقة في اذهاننا كلما عادت الينا تذكرنا الحادثة المرتبطة بها. وقد لوحظ هذا كثيرا خلال العمليات الجراحية، فآخر رائحة يشمها المريض او رائحة آخر وجبة طعام قبل العملية تظل عالقة في ذاكرته. مما جعل البعض يذهب الى تطوير هذا النوع من الذاكرة ليكون طريقة علاجية جديدة، تعتمد على رائحة معينة خلال العلاج، وتكرار هذه الرائحة سيكون له تأثير ايجابي كبير في الشفاء.
وفي تجربة اخرى قام فريق الباحثين بأخذ مسحة من تحت ابط بعض النساء في اوقات مختلفة من الدورة الشهرية، وتم بعد ذلك استخلاص احدى المواد التي عملت عند شمها من قبل نساء اخريات على تأخير او تقديم الدورة الشهرية عندهم، تبعا للوقت الذي اخذت منه المسحة من النساء الاوليات.

العلاج بالروائح

نوع من العلاج المعتمد على الروائح والذي يكون الأنف والجلد والدماغ الاساس فيه، وهو فن قديم تستخدم فيه العطور أو الزيوت الأساسية والمطلقة وغيرها من المواد لتحقيق فوائد بدنية ونفسية، ولكل رائحة أو زيت قوته العلاجية الخاصة مثل تخفيف التوتر ومقاومة العدوى الميكروبية وزيادة الإنتاجية، أو كمنشط جنسي، وقد استخدمت الحضارات القديمة العلاج بالروائح ويعتقد أن عمره ستة آلاف عام. ومن أشهر الزيوت العطرية المستخلصة والمستخدمة، زيوت الياسمين، والورد، والخزامى، والليمون، والريحان، والبرجموت، والبابونج، والكافور، والبرتقال، والنارنج.
وقد اكدت الكثير من التجارب صحة هذا العلاج، فمن خلال استخدام تقنية التخطيط الموجي للدماغ ( Electroencephalography EEG )، امكن تحديد فعالية الكثير من الروائح والعطور على تغير او الغاء موجة الفا (Alpha wave). وقد قسمت الروائح تبعا لهذه الدراسة الى روائح مستثيرة لكونها تغلق هذه الموجة، وروائح مهدئة لكونها تزيد من قوة وطول هذه الموجة.

خلايا الشم الجذعية

اكتشف العلماء ان خلايا قاعدة نسيج الانف (Basal cell) مصدر غني بالخلايا الجذعية غير المتخصصة، التي لديها خاصية جديدة لم تكتشف من قبل، وهي امكانية تحولها الى خلايا اعصاب خاصة بالمستقبلات الشمية بدلا من الخلايا التالفة والميتة. وقد اكد مكتشفو هذه الخلايا اهميتها في انتاج خلايا عصبية يمكن ان تكون ذات اهمية كبيرة في المستقبل في انتاج خلايا الاعصاب، التي يصعب تجديدها في الحالات الاعتيادية.
دمتن بحفظ الله