نقشه ی جدید اتصالات مغزی با دقتی بی نظیر

محققانی که در جستجوی کشف راز نحوه ی کارکرد مغزند دقیقترین و بزرگترین نقشه ی اتصالات بین سلولهای مغز را تهیه کرده اند.

با وجود آنکه تصویر نهایی چیزی شبیه نقاشی های جکسون پالاک است در واقع مبین فعالیتهای نورولوژیکی موش زنده در زمان پاسخ حسی به محرکی تصویریست و تصویری روشن از نحوه ی تعامل سلولهای مختلف مغز باهم در زمان رمزنگاری کردن اطلاعات را می دهد.

این تصویر که در نشریه ی نیچر منتشر شده در واقع بخشی از ادامه ی مطالعات در مورد پیوندهای مغز و پاسخ به برخی سوالات حل نشده ی مهم در این باره است. برای نمونه مطابق تحقیقات پیشین نورونهایی که به محرکهای بصری شدیداً مشابهی پاسخ می دهند تمایل به برقراری اتصالات قوی تری دارند از نورونهایی که به فعالیتهای غیر مرتبطی پاسخ می دهند.

با این وجود دانشمندان مطمئن نیستند آیا این امر بدلیل آن است که نورونهایی با اهداف مشترک پیوندهایی بزرگتر ( یا همان سیناپس) تشکیل می دهند یا اینکه تنها بدلیل این موضوع است که آنها سیناپسهای بیشتری تولید می کنند. همچنین به نظر می اید این نوع پیوند انتخابی ممکن است تحت تاثیر محل قرار گیری سیناپسها باشد. زیرا در محل برخورد نورونها سیناپسها بصورت خوشه ای بوده و بطور طبیعی نقطه ی اتصال قوی تر و شلوغ تری پدید می آورند.

برای بررسی این موضوع محققان از میکروسکوپ پویش لیزری دو فوتونه ی ویژه استفاده کردند تا بتوانند تصویر دقیق بخش کوچکی از کورتکس بصری یک موش زنده، زمانی که به صفحه ای محتوی خطوط متحرک عمودی و افقی نگاه می کرد، را تهیه نمایند. کورتکس بصری بخشی از مغز است که مسئول پردازش محرک های بصری است و از نورونهای متفاوت ولی شدیداً پیوندی تشکیل شده که به انواع مختلف خطوطی که بر صفحه ی نمایش ظاهر می شود  پاسخ می دهند.

این کار نه تنها تصویری مجسم از نحوه ی آرایش نورونها در این بخش مغز به ما داد بلکه با دنبال کردن تغییرات کلسیم درون نورونها محققان توانستند الگوهای فعالیت آنها را مشخص سازند.

پس از آن گروه تحقیقاتی بخشهای مربوطه را از مغز موش جدا ساخت و با استفاده از تکنیکی به نام میکروسکوپ الکترونی تصویر کامل شده ی پیوندهای بین نورونها را تهیه نمود. در کل محققان متوجه شدند بخش بسیار کوچک تحت مطالعه شامل 201 نورون می باشد که 1278 سیناپس با همدیگر تشکیل داده اند.

پیوند بین سلولهای مغز یا نورونها را در محل اتصال سیناپس می نامند.

مطابق انتظار پیوند بین نورونهایی که فعالیت مشابهی داشتند قویتر از پیوند بین دیگر نورونها بود با این وجود که این سلولها لزوماً با نظم خاصی کنار هم قرار نگرفته بودند تا تصور چنین امری داده شود. در واقع فیبرهای نورونی (که به آنها آکسون و دندریت گفته می شود) در نورونهای مشابه با تواتری شبیه نورونهای نامربوط  از روی هم می گذرند اما در زمان از روی هم گذشتن تمایل به تولید سیناپسهای بیشتری دارند.

این سیناپسها بزرگتر از سیناپسهای نورونهایی با فعالیتهای نامرتبط بودند و نتیجتاً سطح بزرگتری برای انتقال پیام برهای شیمیایی  (نورنوترانسمیترها یا انتقال دهنده های عصبی) داشته و سیگنال حاصل را قویتر می کردند. با این وجود این سیناپسها بر خلاف تصور خوشه ای در کنار هم قرار نگرفته بودند.

با وجود آنکه این تحقیق تازه ما را در ابتدای راهی دشوار برای درک کامل روشهایی که بزرگراه های الکترونیکی که از سرتاسر مغز رد شده و با ترکیب باهم هوشیاری انسان را باعث می شوند قرار داده است ، نخستین قدم برای ساخت نقشه ای دقیق از نحوه ی تشکیل این پیوندها محسوب می گردد. در پایان تحقیق ، دانشمندان به دیگر محققان آینده توصیه کردند با ادامه دادن پروژه و تکمیل آن درک بهتری از ساختار شبکه ای مغز و کارکردهای آن را برای بشر به ارمغان بیاورند.

منبع:Iflscience