مؤسسۀ علوم مغز آلن در مطالعۀ جدیدی که انجام داده از ابزار پیشرفته‌ای به نام BARseq استفاده کرده است، که نشان می‌دهد تجربیات حسی، مانند بینایی، در حفظ هویت سلولی منحصربه‌فرد در مغز مؤثر هستند.
به گزارش تک‌ناک، دانشمندان متوجه شده‌اند که مغز ما در بخش‌های مجزایی ساختار یافته است که هر کدام به عملکردهای خاصی اختصاص دارند. به عنوان مثال قشر بینایی آنچه را که ما می‌بینیم و قشر حرکتی نیز حرکت‌های ما را کنترل می‌کنند. با وجود این، مکانیسم چگونگی شکل‌گیری این نواحی و تفاوت بلوک‌های ساختاری عصبی آنها، همچنان مثل یک راز باقی مانده است.
مطالعه‌ای که در مجلۀ Nature منتشر شده است، چشم‌انداز سلولی مغز را نشان می‌دهد. محققان مؤسسۀ علوم مغز آلن از روش پیشرفته‌ای به نام BARseq برای طبقه‌بندی و نقشه‌برداری سریع میلیون‌ها نورون در مغز 9 موش استفاده کرده‌اند. آنها کشف کردند که هر چند مناطق مغزی مختلف، انواع مشابهی از نورون‌ها را به اشتراک می‌گذارند، امّا ترکیب خاص این سلول‌ها به هر ناحیه، یک «امضای» متمایز شبیه کارت شناسایی سلولی را می‌دهد.
محققان بعد از بررسی‌های بیشتر چگونگی تأثیرگذاری ورودی‌های حسی بر این امضاهای سلولی را یافتند. آنها متوجه شدند موش‌هایی که از بینایی محروم بودند، سازماندهی مجدد عمده‌ای از انواع سلول‌ها را در قشر بینایی خود تجربه کردند، که تمایزات را با مناطق مجاور محو کرد. این جابه‌جایی‌ها محدود به ناحیۀ بینایی نبودند و به میزان کمتر در نیمی از نواحی قشر مغز رخ دادند.
این مطالعه بر نقش محوری تجربیات حسی در شکل‌دهی و حفظ هویت سلولی منحصربه‌فرد هر ناحیۀ مغز تأکید می‌کند.
دکتر ژیایین چن، نویسندۀ ارشد این مطالعه گفت: BARseq به ما این امکان را می‌دهد تا با دقت بی‌سابقه‌ای ببینیم که چگونه ورودی‌های حسی بر رشد مغز تأثیر می‌گذارند. این تغییرات گسترده اهمیت بینایی را در شکل دادن به مغز ما حتی در ابتدایی‌ترین سطح را هم نشان می‌دهد.
توسعۀ ابزاری جدید و قدرتمند نقشه‌برداری مغز
دکتر مارا رو، دیگر نویسندۀ ارشد این مطالعه نیز بیان کرد: پیش از این، گرفتن داده‌های تک سلولی در چندین مغز دشوار بود، امّا BARseq نسبت به فناوری‌های نقشه‌برداری مشابه ارزان‌تر است و نیاز به زمان کمتری دارد و محققان را قادر می‌سازد تا معماری مولکولی گستردۀ مغز را در افراد مختلف بررسی و مقایسه کنند.
BARseq سلول‌های مغزی را با بارکد منحصر به‌فرد RNA برچسب‌گذاری می‌کند تا ردیابی از اتصالات آنها را در سراسر مغز داشته باشد. این داده‌ها، همراه با تجزیه و تحلیل فعالیت ژن، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا تعداد زیادی از نورون‌ها را در برش‌های بافت مشخص و شناسایی کنند.
برای این مطالعه، محققان از BARseq به عنوان یک روش مستقل برای تجزیه و تحلیل سریع فعالیت ژن در نمونه‌های بافت دست نخورده استفاده کردند. با این روش محققان تنها در سه هفته، نقشه‌برداری بیش از 9 میلیون سلول از هشت مغز را انجام دادند.
چن در این باره گفت: مقیاس و سرعت BARseq ابزار جدید قدرتمندی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد تا عمیق‌تر در پیچیدگی‌های مغز کاوش کنند.
وی ادامه داد: BARseq به ما اجازه می‌دهد تا فراتر از نقشه‌برداری از ظاهر مغز یک نمونه یا یک مغز استاندارد حرکت و از آن به عنوان ابزاری برای درک چگونگی تغییر مغز استفاده کنیم. همچنین با کسب این توان عملیاتی، می‌توانیم پاسخ‌هایی برای سؤالات خود با روشی بسیار سیستماتیک به دست آوریم، موضوعی که با تکنیک‌های دیگر غیرقابل تصور است.
چن و رو در زمینۀ استفاده از روش BARseq تأکید کردند که به صورت رایگان در دسترس است. آنها امیدوار هستند که مطالعۀ آنها سایر محققان را تشویق کند تا از آن برای بررسی اصول سازمانی مغز یا یافتن انواع سلول‌های مرتبط با بیماری استفاده کنند.
رو تصریح کرد: کاری که انجام شده به این معنی نیست که فقط در آزمایشگاه‌های بزرگ امکان انجام آن وجود دارد، بلکه مطالعۀ ما اثبات این اصل است که BARseq به طیف گسترده‌ای از افراد در این زمینه اجازه می‌دهد تا از رونویسی فضایی برای پاسخ به سؤالات خود استفاده کنند.
