رونمایی از روشی جدید و موثر برای مطالعه مغز

اخیرا دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا از روشی انقلابی برای مطالعه ساختارهای میکروسکوپی مغز انسان رونمایی کردند. این مطالعه نوید درک ما را از بیماری‌های مختلف مغز از جمله آلزایمر و مولتیپل اسکلروزیس می‌دهد.

به گزارش تکناک، به طور سنتی، دانشمندان از میکروسکوپ الکترونی برای کشف و درک جزئیات پیچیده ساختارهای سلولی در مغز استفاده می‌کنند اما این روش همواره مملو از موانعی مانند تغییر ساختار سلولی به دلیل افزودن مواد شیمیایی و برش فیزیکی بافت بوده است.

یک رویکرد جایگزین که توموگرافی کرایو الکترونی (cryo-ET) نام دارد، تصاویر واضح‌تری را در حالت بومی‌تر ارائه می‌دهد، اما نیاز به انجماد دارد که فرآیندی مستعد تشکیل کریستال یخ است و ممکن است آناتومی طبیعی را مختل کند.

به‌تازگی دانشمندی به‌نام کریک مور و گروهش در آزمایشی نوین، به طرز هوشمندانه‌ای فناوری‌های موجود را به‌منظور ایجاد یک روش جدید برای مطالعه فراساختار مغز انسان ترکیب کردند. آنها با انجماد سریع بافت مغز که از کالبد شکافی مستقیم روی شبکه‌های ویژه با اتان مایع به دست می‌آید، دام‌های روش‌های انجماد سنتی را دور زدند.

محققان برای تصویربرداری از مغز، ورقه‌های نازک مغز را با پرتو یونی متمرکز بر پلاسمای زئون (FIB) برش دادند بدون اینکه به روش‌های معمول برش بافتی نیاز داشته باشند.

کریکمور در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد: روش رایج‌تر حفظ بافت در زمان کالبد شکافی این است که آن را در یخچال قرار داده و بعداً استفاده کنید. انجماد آرام و سپس گرم شدن و انجماد دوباره بافت را مختل می‌کند، غشاء‌ها را می‌شکند و ممکن است ساختار طبیعی آن از دست برود.

شاید شگفت‌انگیزترین جنبه این روش جدید، توانایی منجمد کردن سریع نمونه‌های ضخیم‌تر بدون تشکیل کریستال‌های یخ باشد که جهشی قابل توجه از محدودیت 10 میکرونی قبلی است. علاوه بر این، این روش امکان پردازش سریع‌تر نمونه‌های ضخیم را برای تصویربرداری با وضوح بالا فراهم می‌کند و امکان تجزیه و تحلیل طیف وسیع‌تری از نمونه‌ها را فراهم می‌کند.

بینش در مورد آلزایمر و مولتیپل اسکلروزیس

کریکمور و گروهش با استفاده از رویکرد نوآورانه خود، به وضوح بی‌سابقه‌ای در مشاهده ساختارهای دست نخورده درون سلول‌ها و بافت مغز افراد مبتلا به آلزایمر دست یافتند.

این روش, فیبریل‌های تاو که یکی از نشانه‌های بیماری آلزایمر است را نشان داد و بینش‌هایی را در مورد اجزای سلولی در تلاش برای تجزیه این فیبرها ارائه کرد. علاوه بر این, محققان میلین که به معنای غلاف حیاتی عملکرد عصبی است که در بیماری‌هایی مانند مولتیپل اسکلروزیس از بین می‌رود، مشاهده و اندازه‌گیری کردند.

کریکمور خاطرنشان کرد: در طول تاریخ تکنیک‌های تصویربرداری از بافت‌های انسانی، وضوح نسبتاً پایینی داشته‌اند و معماری بومی را مختل می‌کنند. ما می‌خواستیم راهی را ارائه کنیم که بتوانیم بیماری‌های مغزی را در بافت طبیعی آنها شبیه‌سازی و مطالعه کنیم.

تلاش‌های این دانشمندان اولین نگاه به وضعیت طبیعی بافت مغز انسان ارائه می‌کند و نوید ارائه اطلاعات منحصربه‌فردی را می‌دهد که برای تعیین مکانیسم‌های ایجادکننده بیماری در طیف گسترده‌ای از اختلالات مرتبط با مغز ضروری است.

توانایی مطالعه فراساختار مغز انسان در حالت تقریبا طبیعی آن بدون به خطر انداختن دقت می‌تواند به طور موثر راه‌های جدیدی را برای کشف پیچیدگی‌های بیماری‌های مختلف مغزی باز کند و نوید کشف اهداف درمانی جدید و استراتژی‌های درمانی را برای شرایطی دارد که مدت‌هاست از درک جامع دور مانده‌اند.

این گروه تحقیقات خود را در شصت و هشتمین نشست سالانه انجمن بیوفیزیکی که برای 10 تا 14 فوریه 2024 در فیلادلفیا برنامه ریزی شده است، ارائه خواهد کرد.