مقالات

مشاهده‎ی همزمان فعالیت نورون حرکتی

نوشته شده توسط مسعود محمدی

“دانشمندان موفق به مشاهدهی همزمان فعالیت نورون حرکتی شدند”
هنگامی که شما در حال پیاده‌روی، اطراف یک مانع هستید، بدن شما به صورت یک خلبان اتوماتیک عمل می‌کند، شما لازم نیست که مدام هوشیار باشید که کدام پا را روی زمین بگذارید، کدام پا را بلند کنید و کدام عضلات را حرکت دهید. این به لطف مجموعه‌ای از سلول‌ها میسر می‌شود که واسطه میان مغز و نورون‌های حرکتی هستند. نورون‌های حرکتی هم مسئول رساندن پیام حرکتی به ماهیچه‌ها هستند.
حالا برای اولین بار، محققان روشی را کشف کرده‌اند که بتوان به صورت همزمان با فعالیت نورون‌های حرکتی آن‌ها را مشاهده کرد. این تکنولوژی جدید، توسط دانشمندان Salk اختراع شده و در Neuron منتشر شده است، این به محققان کمک می‌کند که به طور کامل درک کنند چگونه سلول‌های نخاع با نورون‌های حرکتی ارتباط برقرار کرده و به پزشکان کمک می کند که این ارتباطات نخاعی را در بیماران با صدمات نخاعی یا بیماری‌های تحلیل برنده‌ی عصبی مانند اسلکروزیس جانبی آمیوتروفیک (ALS) ترمیم کنند.

motor_neurons_nuclei - موتور نورون

توضیح تصویر بالا : دانشمندان Salk قادر بودند به صورت انتخابی پروتئین‌های فلورسنتی را به هسته‌های سلول‌های نورون حرکتی (به رنگ قرمز) اضافه کنند، که این کار را به وسیله‌ی تکنیک‌های ژنتیکی cutting-edge انجام داده‌اند، تا بفهمند سلول‌های نخاع، چگونه چندین نورون را با هم هماهنگ می‌کنند تا در آن واحد همگی حرکات پیچیده را انجام دهند. عکس از: کریستوفر هینکلی / آزمایشگاه Pfaff، موسسه‌ی سالک

ساموئل فاف، پروفسور بخش بیان ژن در آزمایشگاه سالک می‌گوید: “با استفاده از روش‌های نوری قادر به مشاهده‌ی فعالیت نورون‌ها شده‌ایم که در طول دهه‌ی گذشته یک رویای دست نیافتنی به نظر می‌رسید. در حال حاضر به تکنولوژی پیشرفته‌ای رسیده‌ایم که شما را قادر می‌کند چیزی را ببینید که قبلاً هرگز آن را ندیده‌اید.”
در گذشته، برای اندازه‌گیری فعالیت نورون‌ها – چه نورون‌های مرکز مغز و چه نورون‌های محیطی – دانشمندان از الکترودهایی استفاده می‌کردند که تغییرات ولتاژ الکتریکی در یک سلول را که به علّت فعالیت رخ می‌داد اندازه می‌گرفتند. اما استفاده از الکترود برای ضبط همزمان فعالیت بسیاری از نورون‌ها در انواع مختلف و مطالعه‌ی چگونگی فعالیت آن‌ها به صورت هماهنگ، کاری بسیار دشوار و مستلزم دقت بالا می‌باشد.
برای خلاص شدن از دست این الکترودها و پیچیدگی بالا و دقت پایین آن‌ها، تیم Pfaff، با استفاده از یک سنسور پروتئینی فلورسنت به نام GCaMP6f، توانسته‌اند کاری کنند که هر نورون انگار چراغی داشته باشد که هنگام فعالیت روشن می‌شود.
برخلاف الکترودها، این پروتئین‌ها می‌توانند به راحتی و به صورت همزمان به چندین سلول مختلف افزوده شوند. وقتی Pfaff و همکارانش GCaMP6f را به منورون های حرکتی افزودند، به وسیله‌ی میکروسکوپ می‌توانستند سلول‌های فعال طناب عصبی را تشخیص دهند و هماهنگی آن‌ها را مشاهده کنند.
طبق گفته‌ی Pfaff: “شما نیاز به هیچگونه پردازش بعد از تصویری برای تفسیر این پیام‌ها ندارید. شما می‌توانید این سیگنال‌های خام را به وسیله‌ی میکروسکوپ تماشا کنید. این در واقع مانند تجسم فکری برای نورولوژیست‌ها می‌باشد.”
گروه Pfaff از این روش جدید برای پاسخ به سوالاتی که مدت‌ها وجود داشته استفاده کرده‌اند، این سوالات در مورد چگونگی قرارگیری سلول‌ها در طناب نخاعی می‌باشد که به آن CPG یا الگوی مرکزی ژنراتور می‌گویند همچنین چگونگی اتصال به بین اعصاب و حرکات هنگام انجام کارها می‌باشد. به گفته‌ی گروه Pfaff، CPG از پیام‌های عصبی صادر شده از مغز برای کارهایی همچون پیاده‌روی و… استفاده می‌کند. یا خودش مستقیماً هنگام برخورد دست با جسم داغ طی یک مجموعه‌ی پیچیده از فعالیت‌ها کنترل حرکات عضلات را در دست می‌گیرد.
Pfaff توضیح داده است که: “سیستم عصبی ما باید قادر به تصمیم‌گیری و انجام محاسبات باشد تا با عضلات مختلف ارتباط برقرار کند. و یا مقدار نیرویی که هر عضله برای انجام حرکت خاصی نیاز دارد مشخص کند.”
به اعتقاد اکثر دانشمندان این CPG است که برای انجام شدن این محاسبات به مغز کمک می‌کند تا تصمیمات درستی را بگیرند. بنابراین حرکت درست ماهیچه مستلزم آن است که سلول‌های عصبی CPG در نخاع درست عمل کنند و هماهنگ باشند. اما تاکنون محققان دقیقاً نمی‌دانستند سلول‌های CPG چگونه این حرکات را تنظیم می‌کنند.
با یافتن این مکان‌ها و شناسایی نورون های حرکتی و تماشای الگوی فعال‌سازی آن‌ها به وسیله‌ی روش‌های فلورسنت جدید، Chris Hinckley در آزمایشگاه Pfaff دریافته است که CPG فقط به سلول‌ها و محل ارتباطی آن‌ها متکی نیست، بلکه هویت ژنتیکی هر رده‌ی سلولی نیز مهم است.
یکی از یافته‌های کلیدی، به گفته‌ی Pfaff، دست‌یابی به روشی برای درمان آسیب‌های نخاعی و بیمارن ALS است. در حال حاضر دانشمندان در تلاش هستند، سلول‌های بنیادی را به سلول‌های نخاعی تبدیل کنند، که این موضوع اگر رخ بدهد بهترین درمان ممکن برای آسیب نخاعی خواهد بود. این کار نیز نیاز به درک چگونگی ارتباط سلول‌ها دارد.

درباره نویسنده

مسعود محمدی

دیدگاه شما چیست