مغز انسان دارای گونه های مختلفی از نورون ها می باشد

گروهی از محققان موفق شده اند اولین روش مقیاس پذیر برای شناسایی انواع مختلف نورون ها در مغز انسان را ابداع کنند. این تحقیق چارچوبی برای ثبت فعالیت های ژنتیکی در مغز انسان محسوب می شود و می تواند به درک بهتر نحوه عملکرد مغز و اختلالاتی چون آلزایمر، پارکینسون، شیزوفرنی و افسردگی کمک کند.

با جداسازی و بررسی هسته های سلول های مغز انسان به صورت تکی، محققان 16 زیرگروه از نورون ها را در غشا مغزی (لایه بیرونی بافت عصبی مغز که وظیفه انجام عملکرد های شناختی مانند حافظه، توجه کردن و تصمیم گیری را بر عهده دارد) شناسایی کردند. این تیم تحقیقاتی که به رهبری محققینی از دانشگاه کالیفرنیا – سن دیگو، موسسه تحقیقاتی  Scripps و شرکت  Illumina شکل گرفته بود نتایج تحقیقات خود را در ژورنال Science منتشر کرده اند.

Kun Zhang، استاد مهندسی زیست دانشگاه کالیفرنیا و نویسنده اصلی تحقیق می گوید:” ما در حال ارائه چارچوبی متحد برای بررسی و مقایسه نورون ها به صورت تکی هستیم که می تواند به ما کمک کند تا بفهمیم چند نوع نورون منحصر به فرد وجود دارد.”

محققان می توانند از این زیرگروه های متفاوت نورون ها برای ساخت آنچه دکتر Zhang از آن به عنوان “نقشه مرجع” مغز انسان یاد می کند استفاده کنند. این نقشه مرجع به عنوان اساسی برای تشخیص مغز سالم و ناسالم به کار می رود.

Zhang می گوید:” در آینده، بیماران دارای اختلالات و یا ناهنجاری های مغزی می توانند بر اساس تفاوت مغزشان با نقشه مرجع، بیماریشان تشخیص داده شده و درمان شود. این کار دقیقا مشابه کاری است که در حال حاضر با نقشه مرجع ژنوم های انسان انجام می شود.”

این تحقیق جدید این مطلب که سلول های مغزی منفرد ، منحصر به فرد هستند را بیشتر نشان می دهد: این سلول ها دارای ژن های مختلفی هستند عملکرد های متفاوتی دارند.. برای درک بهتر این تنوع سلول ها، محققان بیش از 3200 نورون انسان را در 6 ناحیه Brodmann -که در واقع مناطقی از غشا مغزی هستند که بر اساس عملکرد و ارایش نورون ها دسته بندی شده اند- بررسی کردند.

به وسیله تلاش های مشترک بین رشته ای، این تیم روش جدیدی را برای جداسازی هسته سلول ابداع کرد. محققان موسسه Scripps به رهبری پروفسور Jerold Chun نمونه ها را از یک بیمار دچار مرگ مغزی بدست آوردند و برای جداسازی هسته نورون ها متمرکز شدند. ازمایشگاه اقای Zhang  با Fluidigm تولیدکننده چیپ های میکروسیال که برای مطالعات تک سلولی مورد استفاده قرار می گیرند همکاری کرده  و توانستند پروتکلی و برای تشخیص و کمی سازی مولکول های RNA  در هسته سلول های نورونی ابداع کنند. دانشمندان شرکت  Illumina داده های مولکول های RNA  بدست آمده را مرتب کردند. محققان دانشگاه کالیفرنیا نیز الگوریتم هایی برای دسته بندی و شناسایی 16 زیر گروه نورونی از داده های مرتب شده ارائه کردند.

محققان توانستند این مطلب که چه ژن هایی در هسته سلولی فعال هستند را رمز گشایی کنند و همچنین توانستند ترکیب های مختلفی از این 16 زیرگروه را که  در لایه های غشا مغزی و نواحی Brodmann تشکیل می شد دسته بندی کنند که این امر در توجیه ظاهر و عملکرد مختلف این نواحی کمک چشمگیری می کند.

نورون ها، تفاوت های زیادی در پروفایل های transcriptomic  خود- ارایشی از ژن ها که به صورت فعال توسط سلول بیان می شود- داشتند .  این نورون ها هم خصوصیات مشترک و هم خصوصیات منحصر به فرد داشتند که احتمالا این خصوصیات منحصر به فرد آن هاست که باعث تفاوت در عملکردشان می شود.

Blue Lake، محقق پسادکتری و یکی از نویسندگان این تحقیق می گوید:” ما در حال یافتن راه های جدیدی برای درک عناصر سازنده مغز انسان هستیم. تحقیق ما در را بر روی بررسی الگو های جهانی بیان ژنی (gene expression) و این که این موضوع چگونه نوع سلول ها را در بافت ها تعیین می کند باز می کند. که این موضوع خودش می تواند برای تشخیص ناهنجاری ها و بیماری ها به کار رود.”

در تحقیق های اینده محققان قصد دارند نورون هایی در نواحی Brodmann دیگری از مغز را بررسی کنند و زیرگروه های دیگری از آن ها را در مناطق دیگر مغز پیدا کنند. آن ها همچنین قصد دارند نورون های چند بیمار مرگ مغزی را بررسی کنند(در این تحقیق تنها از یک بیمار مرگ مغزی استفاده شده بود) تا تنوع نورون ها در بین اشخاص مختلف را بررسی کنند.

منبع: Sciencedaily