بیگ بنگ: نقشه‌برداری مغز انسان با جزئیات کامل میتواند به کشف برخی از اسرار آن کمک کند، اما مغزهای ما ارگان‌های بسیار پیچیده‌­ای هستند، بنابراین برای تحقق بخشیدن به این رویا باید همچنان منتظر باشیم. با این حال، دانشمندان قدم مهمی را در راستای رسیدن به این هدف برداشته­‌اند. یک تیم پژوهشی، تصویری با کیفیت بالا و سه بعدی از مغزی کوچکتر تهیه کردند: مغز یک مگس سرکه. از آنجایی که این نقشه هر یک از صد هزار نورون موجود در مغز این حشره را نشان می­دهد، دقیق‌­ترین نقشۀ مغزی است که تاکنون ایجاد شده است.

به گزارش بیگ بنگ، مغز مگس سرکه(Drosophila melanogaster) تنها به اندازه یک دانۀ خشخاش است، اما در مقیاسی باور نکردنی پیچیده است: این کار با ترکیب حدود 21 میلیون عکس گرفته شده در بیش از 7000 برش از مغز این موجود انجام شد؛ و چیزی که در پایان نصیب دانشمندان شد، تصویری فوق­‌العاده دقیق است که اگر دانشمندان آن را تا ابعاد نانو زوم کنند، قادرند تک تک نورون‌ها را دیده و مسیر آنها را دنبال کنند.

امید است که این نقشه ما را در درک بهتر عملکرد مغز و سلول‌های عصبی چه در مگس سرکه و چه در انسان کمک کند. به تمام راه‌­های دیوانه‌­واری که این نورون­‌ها را به هم متصل می ­کنند، نگاه کنید:

داوی بوک، عصب‌پژوه در موسسه پزشکی هوارد هیوز در مریلند می­ گوید: «پیش از این، مغز مگس سرکه هرگز با این کیفیت و رزولوشون بالا تصویربرداری نشده بود. این نخستین‌بار است که تک تک نورون­‌ها را به صورت مجزا می­ توان مشاهده نمود. هر زمان که تصویری کامل‌تر و با وضوح بالاتر را نگاه می­ کنید، چیزهای جدیدی کشف می­ کنید.»

برای تولید چنین تصویری، پژوهشگران از تکنیکی به نام میکروسکوپ الکترونی عبوری بخش به بخش(serial section transmission electron microscopy) استفاده نمودند. ابتدا تیم غشاهای سلول‌ها را با فلزات سنگین با­رگذاری کرد و خطوط نورون­ها و سیناپس‌­هایی را که آنها را به هم متصل می­ کند، نشانه­‌گذاری نمود. سپس پرتوهای الکترونی به سمت مغر شلیک شدند. این الکترونها وقتی که به فلز برخورد می­ کنند پراکنده و منعکس می­ شوند، همانطور که پرتو ایکس هنگام برخورد با استخوان‌ها مسدود می­ شود.

بوک می­ گوید: «این به ما اجازه می دهد تا رشته‌­های اسپاگتی­‌ای که همگی در کاسۀ بزرگ مغز به صورت در هم ریخته‌­ای قرار دارند، را ببینیم.» از دو دوربین با سرعت بالا و دو سیستم سفارشی نیز استفاده شد تا فرایند جمع­‌آوری میلیون‌ها عکس، بسیار سریع‌تر از حد نرمال باشد. در این صورت، تصویر کل مغز را می­ توان در کمتر از 7 دقیقه تولید کرد، و این حدود پنج برابر سریع‌تر از آنچه که با تنظیمات قبلی انجام می­ شده است، می­ باشد. بعد از آن نوبت به فرآیند نقشه‌برداری از 100 هزار نورون موجود در مغز مگس سرکه می­ رسد که به مدت زمان زیادی نیاز دارد.

این نقشه، تاکنون به کشفیاتی منجر شده است: این تیم مسیر گروهی از نورون‌ها که به بخشی از مغز که در حافظه و یادگیری دخیل است و بعنوان نورون‌های بویایی شناخته شده‌­اند، ردیابی کرده است. آنها نورون‌ها و مسیرهای اطلاعاتی که پیش از این مشخص نشده بودند را کشف کردند، این امر به دانشمندان کمک خواهند کرد که چگونگی یادگیری در مگس­‌های میوه را درک کنند. ویدئوی نقشه مغز مگس را در زیر مشاهده کنید:

بوک افزود: «مگس­‌های میوه دارای قدرت یادگیری و به خاطر سپردن هستند. آنها می­دانند که کدام مکان‌ها خطرناک و کدام­یک از آنها امن هستند. آنها همچنین روش‌های معاشقه و آرایش را به صورت استادانه‌­ای ایجاد کرده‌اند.» این داده­‌ها اکنون برای هر فردی که به موشکافی آنها علاقه‌­مند است قابل دانلود و دسترسی است، و تیم امیدوار است که این پژوهش به درک بهترِ رفتار مگس سرکه منجر شود.

آیا همین روش بر روی مغز انسان  نیز قابل استفاده است؟ در مغز انسان حدود یک میلیون برابر بیشتر نورون وجود دارد، بنابراین این فرآیندها باید به طور قابل ملاحظه‌­ای افزایش یابند و تصویربرداری از مغز انسان احتمالا سال‌ها طول خواهد کشید. هم­ اکنون دانشمندان مشغول مطالعۀ داده­‌های جذابِ تصویرهای مربوط به مغز مگس سرکه هستند. پژوهشگران مسئول این پروژه می­ گویند که این حشرات کوچک افکار و مغزی پیچیده‌­تر از آنچه که ما انتظار داشتیم دارند. این بدان معنی است که باید منبع عظیمی از ارتباطات عصبی برای تحلیل بیشتر وجود داشته باشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجلۀ Cell منتشر شده است.

ترجمه: آوین تهمتن/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com