خانه / پلاستیسیته عصبی / ظهور امواج مغزی در مغزواره: چند گام تا هوشیاری؟

ظهور امواج مغزی در مغزواره: چند گام تا هوشیاری؟

نوروسافاری | برای نخستین بار، بافت مغزیِ رشدیافته در آزمایشگاه فعالیت الکتریکی را به صورت خودبخودی به نمایش گذاشت، که به صورت تکان دهنده ای به فعالیت مغزی انسان به ویژه مغز نوزادان زودرس شباهت دارد. این یافته ی بزرگی است که امکاناتی را برای مطالعه ی مراحل توسعه اولیه بیماری های مغزی فراهم می کند. این یافته همچنین تعدادی از دانشمندان دچار احساس تردید کرده است.

این مغز های رشد یافته در آزمایشگاه با نام اُرگانوئید شناخته می شوند- اندام واره یا ارگانوئید، نسخه ای  مینیاتوری و ساده شده از اندام هاست که به صورت سه بعدی در آزمایشگاه رشد یافته اند و برای اهداف تحقیقاتی همچون آزمایش پاسخ های دارویی یا رشد سلولی تحت شرایط نامساعد و معین به کار می روند.

به گزارش نوروسافاری به نقل از ساینس آلرت، این تحقیق ابتدا در کنفرانسی در نوامبر ۲۰۱۸ ارائه شده، اکنون در آن تجدید نظر شده و در مجله ی Cell Stem Cell به چاپ رسیده است. آلیسون موتری، دانشمند علوم اعصاب از دانشگاه کالیفرنیا- سن دیگو، می گوید:

سطحی از فعالیت عصبی که شاهد آن هستیم در محیط آزمایشگاه بی سابقه است. ما به داشتن مدلی که بتواند عملاً مراحل اولیه ی یک شبکه ی عصبی بسیار پیچیده را فراوری کند، یک گام نزدیک تر هستیم.

بیشتر بدانید:  ساخت کامل‌ترین نمونه از مغز انسان در آزمایشگاه

ظهور امواج مغزی مشابه مغز انسان

موتری چند سالی است که در آزمایشگاهش ارگانوئید های مغزی را پرورش می دهد، اما این اولین باری است که او و تیم همراهش همه چیز را شبیه به فعالیت مغزی انسان مشاهده کرده اند. آنها ارگانوئید های مورد بحث را از سلول های بنیادی پرتوان انسان، یا سلول هایی بنیادی که می توانند به هر نوع دیگری از سلول ها تبدیل شوند رشد دادند. آنها این [الواح] سفید را-منظور سلول های بنیادی است- تحریک کردند تا به سمت نوعی از سلول رشد کنند که قشر مخ را می سازند- ناحیه ای از مغز که مسئول موارد مهمی است همچون حافظه، ادراک، شناخت، تفکر و پردازش حسی.

صدها عدد از این مغز های بسیار کوچک در کشت سلولی، طی یک دوره ی ده ماهه رشد داده شدند؛ همرا با آزمونهایی برای اطمینان حاصل کردن از این که ژن های صحیحِ مربوط به رشد مغز بیان می شوند. محققان همچنین به صورت مستمر اندام [واره] ها را توسط دستگاه برق نگاری مغزی (الکتروآنسفالوگرافی) زیر نظر داشتند. شش ماه بعد، مجله ی نیچر گزارش می دهد که مغزواره ها- قشر مخ نارسی که برای بقا در محیط واقعی مناسب نیست- فعالیت الکتریکی پرتوانی را نشان داده اند- بسیار بیشتر از چیزی که تیم در گذشته ثبت کرده بود.

در تحلیلها، الگوها به فعالیت سازمان یافته و قابل پیش بینیِ مغز یک بزرگسال شباهت زیادی نداشت، اما دربردارنده ی شباهت به نوع متفاوتی از فعالیت مغزی بود. فعالیت [اُرگانوئید ها] با انفجارهای پرآشوب فعالیت همزمان شده ی مغزی نوزادان زودرس الگوی مشترکی داشت. این محققان در مقاله ی خود نوشتند:

با این که فعالیت شبکه ای [ثبت شده] از ارگانویید ها پیچیدگی زمانیِ کاملی را که در بزرگسالان دیده شده نشان نمی دهد، اما الگویی [که درمیان] دوره های متناوب آرامش و رویداد‌های همزمان شده ی شبکه ای [قرار دارد]، شبیه به امضای الکتروفیزیولوژیکی  است که در EEG نوزادان زودرس انسان ظاهر می شود.

این دقیقا همان [الگو] نبود اما یک مدل یادگیری ماشین که در ارتباط با امضاهای EEG نوزادان زودرس آموزش داده شده است، توانست [در الگوهای ارگانوییدها] خصوصیات مشترکی را با توالی زمانی رشدی نرمال [در مغز نوزادان] شناسایی کند. پس از گذشت ۲۸ هفته، به نظر می رسید ارگانوئید ها زوی همان نقطه بردار رشدی باشند که یک نوزاد زودرس در همین سن [ در آن قرار دارد].

بیشتر بدانید:  تولید بافت مشابه قشر مغز انسان در آزمایشگاه

هوشیاری در ظرف کشت سلولی

اندام واره های مغزی کاملاً مشابه قسمت های مغز واقعی انسان نیستند- نه تنها [در شمار نورونها] کاهش یافته و ساده شده اند بلکه فاقد سایر نواحی مغزی برای برقراری ارتباط هستند. آن ها همچنین به گونه ای مهندسی شده اند تا [در تولید] نوعی پروتئین که برای عملکرد طبیعی نورون ها ضروری است، ناکارآمد باشند. اما از آنجا که دسترسی به مغز نوزادان نارس ساده نبوده و مغز بزرگسالان نیز بسیار پیچیده است، این ارگانوییدها می توانند در جهت شناخت بهتر رشد مغز نمایانگر یک گام به جلو باشند.

محققان نوشتند:

با این که ما مدعی یکسان بودن کارکردی بین ارگانویید ها و قشر کامل نوزاد نیستیم، اما نتایج کنونی اولین قدم به سمت یک مدل مصنوعی آزمایشگاهی است که برخی از  پویایی های نوسان مکانی- زمانیِ پیچیده ی مغز انسان را قابل بررسی می کند.

محققان به تلاش بیشتر در راستای پرورش مغزواره ها ادامه خواهند داد تا ببینند آیا آنها به رشد کردن تا بلوغ ادامه می دهند [یا نه]. اما سایرین واقعا در مورد نزدیک شدن به ایجاد هوشیاری در ظرف کشت سلولی، در محیط آزمایشگاهی بسیار نگران هستند. تاکنون هیچ یک از مغزواره ها علامتی از هوشیاری نشان نداده اند، اما چون آزمایش ها ادامه می یابند میتواند ممکن شود.

کریستف کُخ، دانشمند علوم اعصاب از مؤسسه ی علوم مغزی آلن واقع در سیاتل، زمانی که تحقیق در سال ۲۰۱۸ ارائه شد به نیچر گفت:

هرچه که [ارگانویید ها از لحاظ رشدی] به نوزاد زودرس نزدیک تر شوند، آنها بیشتر باید نگران باشند.

با در نظر گرفتن طراحی های محتاطانه ای [که روی] ارگانوییدها داشته اند تا عملکرد طبیعی را در آنها بازداری کنند، در مرحله ی فعلی این محققان احساس نگرانی نمی کنند. البته اگر هریک از ارگانویید ها نمایش علایم هوشیاری را آغاز کنند، محققان توقف پروژه را در نظر خواهند گرفت.

بیشتر بدانید:  رشد دادن یک مغز کوچک به همراه اعصاب خروجی در آزمایشگاه

ترجمه: فاطمه جواهری – وبسایت نوروسافاری

لینک مقاله:

Complex Oscillatory Waves Emerging from Cortical Organoids Model Early Human Brain Network Development

لینک خبر:

Brain Waves Have Been Detected Coming From ‘Mini Brains’ Grown in The Lab

بیشتر بدانید:  پرورش مغز مینیاتوری انسان در سر حیوان آزمایشگاهی!/آغاز عصری جدید

همچنین ببینید

محققان با کاشت خاطرات ساختگی در مغز فنچ، نغمه جدید به پرنده آموختند

5.0 05   نوروسافاری | دانشمندان با دستکاری در بخشی از مغز فنچ‌ها و کاشت …

پاسخی بگذارید

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