تاجی از خار در مغز موش

 

مجله علمی ایلیاد - در تصویر بالا مدل‌سازی ۳ بعدی «تاجی از خار» را نشان داده است که از ساقه‌ی مغز شروع می‌شود و با هوشیاری ارتباط دارد. مانند گیاه پیچک که شاخه‌های خود را برای یافتن چیزی که به آن چنگ بیندازد به اطراف می‌فرستد، نورون‌های مغز نیز رشته‌های خود را برای برقراری ارتباط با نورون‌های اعضای دیگر بدن به اطراف می‌فرستند. انجام مدل‌سازی دیجیتال در روشی جدید نشان داده که رشته‌های یکی از سه نورونی که بیشترین رشته‌ها را در مغز دارند، کاملاً اطراف قشر خارجی مغز را پوشانده است. یافته‌های جدید ممکن است برای توضیح فرآیند ایجاد هوشیاری در مغز مفید واقع شود.

«کریستوف کوچ»، رئیس مؤسسه‌ی علوم مغز در سیاتل ایالت واشنگتن، در نشستی تخصصی درباره‌ی مغز و اعصاب در مریلند در زمینه‌ی این روش جدید توضیحاتی ارائه کرد. او نشان داد که گروه تحقیقاتی چگونه توانسته است سه نورون را از سلول‌های کوچکی به نام «کلاستروم» ردگیری کنند. کوچ اعتقاد دارد اینجا جایی است که هوشیاری در موش و انسان شکل گرفته است. ردگیری همه‌ی رشته‌های نورون با روش‌های معمول، کار بسیار حجیم و سنگینی است. محققین سلول‌های منفرد رنگ شده‌ای را به درون بخش‌های مختلف مغز تزریق می‌کنند و سپس نورون‌های رنگ شده را به صورت دستی ردگیری می‌کنند. افرادِ بسیار کمی هستند که توانسته‌اند نورون را به طور کامل درون عضوی از بدن، ردگیری کنند. روش جدید استفاده شده توسط گروه محققین، کمتر تهاجمی است، قابلیت استفاده در مقیاس‌های بزرگتر را ندارد، ولی نیاز به زمان و تلاش کمتری دارد.

کوچ و همکارانش تحقیقات خود را بروی موش انجام دادند و ژن خاصی را که در اثر دارو در نورون‌های کلاستروم فعال شده بود بررسی کردند. وقتی که محققین مقدار کمی دارو به موش خوراندند، فقط تعداد کمی از نورون‌ها از دارو به مقدار کافی دریافت کردند که ژن‌های مورد نظر بتوانند فعال شوند. این کار منجر به تولید پروتئین فلئورسنتی سبزی می‌شود که در کل نورون مد نظر پخش می‌شود. محققین در مرحله‌ی بعد ۱۰،۰۰۰ عکس از سطح مقطع‌های مختلف مغز موش گرفتند و با استفاده از برنامه‌ی کامپیوتری آن‌ها را تبدیل به مدل سه بعدی از سه سلول درخشان کردند.

کوچ می‌گوید: «هر سه نورون درون هر دو نیم‌کره‌ی مغز کشیده شده‌اند و یکی از نورون‌ها قشر خارجی مغز را مانند «تاجی از خار» در بر گرفته است.» وی می‌گوید که تا کنون مشاهده نشده بود که نورون تا این حد از محدوده‌ی مغز بیرون رفته باشد. بدن موش نورون‌های طویل دیگری نیز دارد، مانند عصب پا و نورون‌هایی که از ساقه‌ی مغز وظیفه‌ی آزاد کردن مولکول‌های سیگنال‌دهنده را دارند. به نظر می‌رسد نورون‌های کلاستروم به اغلب و یا همه‌ی قسمت‌های خارجی مغز متصل است و اطلاعات احساسی را مدیریت می‌کند و رفتار را می‌سازد.

کوچ این موضوع را به عنوان شاهدی در نظر می‌گیرد که می‌تواند ورودی و خروجی مغز را مدیریت کند و سازنده‌ی هوشیاری باشد. اسکن مغز نشان داده است که کلاستروم در انسان، یکی از نواحی مغز است که بیشترین فشردگی را در اتصال خود دارد؛ ولی در اسکن مغز مسیر نورون‌ها قابل تشخیص نیست. 

«جیمز ابروین»، داروشناس دانشگاه پنسیلوانیا در فیلادلفیا می‌گوید: «کلاستروم ناحیه‌ای مناسبی از مغز است که می‌توان روی آن روش‌های جدید را آزمایش کرد؛ چرا که مطالعات متعددی روی این بخش مغز موش انجام شده است و سلول‌های موجود در آن تعداد محدودی نوع مختلف دارند.»

 

«رافائل یوسته»، متخصص اعصاب از دانشگاه کلمبیای شهر نیویورک می‌گوید: «این موضوع بسیار قابل تحسین است. وی فکر نمی‌کند که وجود نورون‌هایی که اطراف مغز را احاطه کرده باشند، دلیل محکمی بر درگیر بودن کلاستروم در هوشیاری باشد، ولی اذعان دارد که روش مورد استفاده می‌تواند در جهت محاسبه‌ی تعداد و نوع سلول‌های موجود در مغز که برای یافتن نحوه‌ی عملکرد مغز بسیار حائز اهمیت هستند، مفید واقع شود.» رافائل می‌گوید: «مانند این است که ما بدون اطلاع درباره‌ی الفبا بخواهیم یک زبان را کشف کنیم، امکان‌پذیر نیست.»

یوتسه و ابروین می‌خواهند مدل سه بعدی بازسازی شده‌ی هر نورون را در مقایسه با آنالیزهای انجام شده‌ی ژن‌های موجود در این نورون‌ها بررسی کنند تا بدین طریق شاید بتوانند شواهدی درباره‌ی نوع و عملکرد سلول‌های موجود در مغز بدست آورند. کوچ نیز در نظر دارد که کار خود را بر روی نقشه‌برداری نورون‌های منشعب شده از کلاستروم ادامه دهد. هر چند که بازسازی همه‌ی این نورون‌ها در مقیاس بزرگ بسیار پرهزینه است. وی می‌خواهد بداند که آیا نورون‌های این ناحیه در کل مغز گسترش یافته‌اند یا اینکه هر نورون مختص یک ناحیه‌ی خاص است؟
 

نوشته: سارا ریدون

ترجمه: مجله علمی ایلیاد