این تصویر یکی از کامل ترین نقشه های مغز یک موجود است
نقشه برداری مغز انسان با جزئیات کامل می تواند به کشف برخی از اسرار آن کمک کند، اما مغزهای ما ارگان های بسیار پیچیده ای هستند، بنابراین برای تحقق بخشیدن به این رویا باید هم چنان منتظر باشیم. با این حال، دانشمندان قدم مهمی را در راستای رسیدن به این هدف برداشته اند. یک تیم پژوهشی، تصویری با کیفیت بالا و سه بعدی از مغزی کوچک تر تهیه کردند: مغز یک مگس سرکه. از آن جایی که این نقشه هر یک از صد هزار نورون موجود در مغز این حشره را نشان می دهد، دقیق ترین نقشۀ مغزی است که تاکنون ایجاد شده است.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
تاریخ : سه شنبه 1397/06/20 ساعت 09:43
زینب شاه مرادی - مرکز یادگیری تبیان
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 ۲۱ میلیون عکس گرفته شده در بیش از ۷۰۰۰ برش از مغز این موجود انجام شد؛ و چیزی که در پایان نصیب دانشمندان شد، تصویری فوق العاده دقیق است که اگر دانشمندان آن را تا ابعاد نانو زوم کنند، قادرند تک تک نورون ها 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 راه های دیوانه واری که این نورون ها را به هم متصل می کنند، نگاه کنید:
داوی بوک، عصب پژوه 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 نخستین بار است که تک تک نورون ها را به صورت مجزا می توان مشاهده نمود. هر زمان که تصویری کامل تر و با وضوح بالاتر را نگاه می کنید، چیزهای جدیدی کشف می کنید.»
برای تولید چنین تصویری، پژوهش گران از تکنیکی به نام میکروسکوپ الکترونی عبوری بخش به بخش(serial section transmission electron microscopy) استفاده نمودند. ابتدا تیم غشاهای سلول ها را با فلزات سنگین بارگذاری کرد و خطوط نورون ها و سیناپس هایی را که آن ها را به هم متصل می کند، نشانه گذاری نمود. سپس پرتوهای الکترونی به سمت مغر شلیک شدند. این الکترون ها وقتی که به فلز برخورد می کنند پراکنده و منعکس می شوند، همان طور که پرتو ایکس هنگام برخورد با استخوان ها مسدود می شود.
بوک می گوید: «این به ما اجازه می دهد تا رشته های اسپاگتی ای 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 جمع آوری میلیون ها عکس، بسیار سریع تر از حد نرمال باشد. در این صورت، تصویر کل مغز را می توان در کمتر از ۷ دقیقه تولید کرد، و این حدود پنج برابر سریع تر از آنچه که با تنظیمات قبلی انجام می شده است، می باشد. بعد از آن نوبت به فرآیند نقشه برداری از ۱۰۰ 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 نورون ها که به بخشی از مغز که در حافظه و یادگیری دخیل است و بعنوان نورون های بویایی شناخته شده‌اند، ردیابی کرده است. آن ها نورون ها 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.
بوک افزود: «مگس های میوه دارای قدرت یادگیری و به خاطر سپردن هستند. آن ها می دانند که کدام مکان ها خطرناک و کدام یک از آن ها امن هستند. آن ها هم چنین روش‌های معاشقه و آرایش را به صورت استادانه ای ایجاد کرده اند.» این داده ها اکنون برای هر فردی که به موشکافی آن ها علاقه مند 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 سال ها طول خواهد کشید. هم اکنون دانشمندان مشغول مطالعۀ داده های جذابِ تصویرهای مربوط به مغز مگس سرکه هستند. پژوهش گران 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.
مطالب مرتبط:
تفاوت میان نیمکرۀ راست و چپ مغز چیست؟
چرا مغز در اوج فعالیت منفجر نمی شود؟
چگونه التهاب در مغز گسترش می یابد؟
منبع: https://bigbangpage.com
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 راه های دیوانه واری که این نورون ها را به هم متصل می کنند، نگاه کنید:
برای تولید چنین تصویری، پژوهش گران از تکنیکی به نام میکروسکوپ الکترونی عبوری بخش به بخش(serial section transmission electron microscopy) استفاده نمودند. ابتدا تیم غشاهای سلول ها را با فلزات سنگین بارگذاری کرد و خطوط نورون ها و سیناپس هایی را که آن ها را به هم متصل می کند، نشانه گذاری نمود. سپس پرتوهای الکترونی به سمت مغر شلیک شدند. این الکترون ها وقتی که به فلز برخورد می کنند پراکنده و منعکس می شوند، همان طور که پرتو ایکس هنگام برخورد با استخوان ها مسدود می شود.
بوک می گوید: «این به ما اجازه می دهد تا رشته های اسپاگتی ای 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 جمع آوری میلیون ها عکس، بسیار سریع تر از حد نرمال باشد. در این صورت، تصویر کل مغز را می توان در کمتر از ۷ دقیقه تولید کرد، و این حدود پنج برابر سریع تر از آنچه که با تنظیمات قبلی انجام می شده است، می باشد. بعد از آن نوبت به فرآیند نقشه برداری از ۱۰۰ 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 نورون ها که به بخشی از مغز که در حافظه و یادگیری دخیل است و بعنوان نورون های بویایی شناخته شده‌اند، ردیابی کرده است. آن ها نورون ها 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.
بوک افزود: «مگس های میوه دارای قدرت یادگیری و به خاطر سپردن هستند. آن ها می دانند که کدام مکان ها خطرناک و کدام یک از آن ها امن هستند. آن ها هم چنین روش‌های معاشقه و آرایش را به صورت استادانه ای ایجاد کرده اند.» این داده ها اکنون برای هر فردی که به موشکافی آن ها علاقه مند 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 سال ها طول خواهد کشید. هم اکنون دانشمندان مشغول مطالعۀ داده های جذابِ تصویرهای مربوط به مغز مگس سرکه هستند. پژوهش گران 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.
مطالب مرتبط:
تفاوت میان نیمکرۀ راست و چپ مغز چیست؟
چرا مغز در اوج فعالیت منفجر نمی شود؟
چگونه التهاب در مغز گسترش می یابد؟
منبع: https://bigbangpage.com
