ابداع ابزاری برای تصویربرداری از ارتباطات نورونها “در مقیاس نانو”

brain-imaging-tool-nanoscale-resolution-2

 

نوروسافاری| تعداد سیناپس‌های مغز انسان بسیار بیشتر از تعداد کهکشان‌های قابل مشاهده است، ۱۰۰ تریلیارد سیناپس در برابر ۱۰۰ میلیارد کهکشان و اکنون دانشمندان راهی را برای مشاهده این سیناپس‌ها به صورت انفرادی یافته‌اند.

 

به گزارش نوروسافاری به نقل از همشهری آنلاین، این ابزار تصویربرداری جدید می‌تواند دریچه‌ای جدید را به سوی مغز انسان و عملکرد آن به روی دانشمندان بگشاید. ابزار جدید می‌تواند با وضوح تصویری در مقیاس نانو تصویربرداری کند، مقیاسی که به اندازه‌ای کوچک است که می‌توان با کمک آن ساختارهای سلولی و ترکیبات زیرمجموعه آنها مانند میتوکندریها و وزیکولها را مشاهده کرد.

 

سیستم تصویربرداری جدید که توسط محققان دانشگاه بوستون و هاروارد خلق شده، به ابزار نمونه‌برداری دارای تیغه الماس مجهز است که می‌تواند برش‌هایی بسیار باریک از مغز بردارد و سپس می‌توان این نمونه‌ها را در زیر میکروسکوپ الکترونیکی مشاهده کرد. رنگ‌های متفاوت در بازسازی تصاویر نهایی توسط نرم افزار ویژه کامپیوتری برای شناسایی ساختارهای سلولی متفاوت استفاده می‌شوند:

 

fx1

 

محققان برای نمایش دادن توانایی ابزار جدید خود قشر مغزی موش را مشاهده کردند و توانستند بخشی بسیار ریز از نئوکورتکس مغز موش را با وضوح تصویری بالایی که امکان مشاهده وزیکولهای سیناپسی را نیز فراهم می‌آورد، به نمایش بگذارند. این وزیکولها، کره‌هایی ریزی با قطری کوچکتر از ۴۰ نانومتر هستند که میانجیهای عصبی شیمیایی را در خود ذخیره می‌کنند. منطقه ویژه‌ای که محققان از آن تصویربرداری کرده‌اند،‌ شامل قشر حسی-پیکری، منطقه‌ای است که اطلاعات دریافتی از سبیل موش‌ها که حساسیت آن از سرانگشت انسان بسیار بیشتر است،‌ در آن پردازش می‌شود.

 

محققان با آگاهی از فراوانی اتصالات سیناپسی نحوه اتصال اکسون‌ها و دندریت‌ها را به یکدیگر مورد بررسی قرار دادند. اکسون یک رشته عصبی است که پالس‌های الکتریکی را مانند فیبرهای نوری انتقال می‌دهد. می‌توان دندریت‌ها را نیز مانند سوکت‌های ورودی ابزارهای الکترونیکی در نظر گرفت، شاخه‌هایی که از نورون بیرون زده‌اند، پالس‌های اکسون‌ها را دریافت کرده و اطلاعات را به گونه‌ای قابل درک برای نورون‌ها ترجمه می‌کنند.

 

تا پیش از این تصور می‌شد اتصال میان اکسون‌ها و دندریت‌ها را می‌توان براساس موقعیت آنها سنجید، مفهومی که به قانون پیتر شهرت دارد،‌ با این‌همه دانشمندان ثابت کردند این قانون نادرست است و ارتباط بسیار پیچیده‌تری میان اکسون‌ها و دندریت‌ها وجود دارد که باعث می‌شود چندین سیناپس روی برخی از دندریت‌ها تشکیل شوند،‌ اما روی تعدادی دیگر سیناپسی وجود نداشته‌ باشد.

 

محققان به همین پدیده به عنوان مدرکی برای اثبات اهمیت تصویربرداری با جزئیات بسیار دقیق برای درک عملکرد دقیق مغز استناد کردند. به گفته آنها پیچیدگی مغز خارج از حد تصور است که شاید در ابتدا به نظر بیاید ترتیب و نظم خاصی در آن نهفته‌است. اما با نگاه کردن به مغز آشکار می‌شود که نورون‌ها و اتصالات مغزی به شدت آشفته هستند به حدی که متصور شدن و یا حتی ایجاد نقشه از آنها کاری بسیار دشوار است. با این‌همه حقیقت این است که مغز دارای الگویی است که نمی‌توان آن را بدون برنامه و به صورت تصادفی تشریح کرد.

 

تصویربرداری در مقایس نانو از مغز به آن معنی است که در هر میکرومتر مربع از بافت مغز می‌‌توان ساختارهایی را مشاهده کرد که تا پیش از این دیده نشده بودند. این سیستم فرصت‌هایی جدید را برای کشف و تجسس در مغز ایجاد خواهد کرد، و امید می‌رود روزی در آینده‌ای نه چندان دور بتوان با کمک آن به برخی از معماهای موجود درباره مغز پی برد.

 

لینک مقاله این تحقیق در ژورنال Cell:

Saturated Reconstruction of a Volume of Neocortex

< ;”><span style=”font-size: 10pt فیلمی را درباره این روش ببینید:

همچنین ببینید

ساخت یک پمپ الکترونیکی ریز برای انتقال دارو به مغز

نوروسافاری | محققان دانشگاه کمبریج برای اولین‌بار موفق به ساخت پمپ الکترونیکی برای تزریق مستقیم …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *