علوم شناختی کاشی

سفر به دنیای درون مغز با رشته های ۲۰۰ میکرومتری

نوشته شده توسط تیم تحریریه علمنا

پژوهشگران به تازگی رشته‌هایی کم‌پهنا به منظور جابجایی سیگنال‌های ژنتیکی، شیمیایی، دیداری و الکتریکی به مغز و بر عکس طراحی کرده‌اند. بر اساس اعلام دانشمندان، برای نخستین بار یک رشته منعطف چندکاره که از مو نیز نازک‌تر است، با موفقیت توانسته است ترکیبی از سیگنال‌های دیداری، الکتریکی و شیمیایی را به مغز ارسال و از آن دریافت کند. ایده اولیه این کار دو سال پیش مطرح شده بود و پژوهش جدید، این امید را زنده کرد که با پیشرفت این تکنولوژی، روشی کارآمد برای آگاهی از کارکردها و ارتباطات مناطق گوناگون مغز ابداع شود. این رشته‌ها با همکاری دانشمندان مهندسی مواد، شیمی‌دانان، زیست شناسان و متخصصان دیگر در موسسه فناوری ماساچوست تهیه شده است و نتایج این پژوهش نیز در مجله نیچر نوروساینس Nature Neuroscience منتشر شده و در این لینک در دسترس است.
طبق اعلام دانشمندان، این رشته‌ها از نظر نرمی و کشسانی همانند بافت مغز هستند، بنابراین می‌توانند در نقاطی از مغز قرار بگیرند که کارایی آن‌ها طولانی‌تر از کارایی مواد سخت و رشته‌های فلزی و بر این اساس امکان گردآوری داده‌ها فراهم‌تر است. برای نمونه پژوهشگران هنگام آزمایش بر روی موش‌ها توانستند حامل‌های ویروس را که دربرگیرنده ژن‌های اوپسین بود و نورون‌ها را در برابر نور حساس می‌کرد، از راه رشته‌های مدنظر به نورون تزریق کنند. پژوهشگران منتظر ماندند تا ژن‌های تزریق‌شده عمل کنند، سپس از راه موج­بر اپتیکی یک پالس نوری ارسال و کُنشگری نورون در اثر این عمل را به کمک شش الکترود ثبت کردند که به شش واکنش اشاره می‌کرد. تمام این کارها با رشته‌ای منعطف به پهنای ۲۰۰ میکرومتر انجام شد. پژوهشگران پس از سال‌ها کوشش دریافتند که این رشته‌ها می‌تواند ویروس دربرگیرنده ژن اوپسین را مستقیماً به داخل سلول ببرد و واکنش آن را برانگیزد و در پایان واکنش را ثبت کند. شاید مهمترین دستاورد این پزوهش این باشد که این رشته‌ها به‌اندازه‌ای کوچک و زیست سازگار است که می‌توان آن را برای مدت طولانی نگهداری کرد.
از آنجایی‌ که هر رشته طراحی شده در این آزمایش بسیار کوچک است، می‌توان امید داشت که در آینده شمار فراوانی از آن‌ها را برای مشاهده مناطق گوناگون کُنشگری مغز استفاده کرد. پژوهشگران در آزمایش‌های اولیه، دو بخش گوناگون مغز را به صورت  هم زمان بررسی و زمان جابجایی واکنش میان آن‌ها را اندازه گیری کردند. ماده اصلی تشکیل‌دهنده این رشته چند کاربردی سیم‌های رسانا است که باعث خمیدگی آن می‌شود و درعین‌حال سیگنال‌های الکتریکی ارسال می‌کند. یکی از مهمترین دستاوردهای این آزمایش این بود که پژوهشگران پس از کوشش بسیار، توانستند دریابند که ژن‌های تزریق‌شده چگونه پس از ۱۱ روز اثر می‌کنند و مایه حساسیت نورون در برابر نور می‌شوند. هدف این پژوهش کاهش پهنای رشته‌ها و همانندتر کردن آن‌ها با بافت عصبی است. چالش بعدی مهندسان و پژوهشگران در این راه، به‌کارگیری مواد نرم‌تر است تا کاملاً ویژگی‌های سلول عصبی را داشته باشند.

درباره نویسنده

تیم تحریریه علمنا

دیدگاه شما چیست