آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز

روشی مبتنی بر میکرو سی‌تی برای بررسی کمّی ضایعه مغزی و تعیین محل کاشت الکترود

بسیاری از کشفیات اساسی در علوم اعصاب، مبتنی بر مشاهده‌ي تغییر رفتار در پی وجود ضایعه‌های مغزی بوده‌اند. برای این که مطالعات ضایعه اطلاعات مفیدی را دراختیار قرار دهند باید از تکنیک‌هایی کنترل شده با دقت مکانی بالا برای کمّی سازی دقیق استفاده کنند.

بسیاری از کشفیات اساسی در علوم اعصاب، مبتنی بر مشاهده‌ي تغییر رفتار در پی وجود ضایعه‌های مغزی بوده‌اند. برای این که مطالعات ضایعه اطلاعات مفیدی را دراختیار قرار دهند باید از تکنیک‌هایی کنترل شده با دقت مکانی بالا برای کمّی سازی دقیق استفاده کنند. استاندارد طلایی کمّی سازی ضایعه‌ی مغزی در حال حاضر بدین شرح است: برش زدن مغز با استفاده از میکروتوم، تطبیق برش‌ها با اطلس، و سپس گزارش مختصات تقریبی بزرگترین و کوچکترین ضایعه در میان نمونه‌های مطالعه موردنظر.

روش‌های معمول که برای کمّی سازی ضایعه استفاده می‌شوند، زمان بر هستند و احتمال زیادی را برای شکست به همراه دارند: برش‌های مغزی می‌توانند پیچ و تاب بخورند، پاره شوند، به طور غیریکنواختی رنگ آمیزی شوند، و با گذشت زمان تخریب شوند. علاوه بر این، داده‌های سه بعدی هر برش در مغز از دست می‌رود. تمام این عوامل، بازسازی سه بعدی ضایعه‌ی مغز را چالش برانگیز می‌سازد.

محققان دانشگاه هاروارد روش جدیدی را برای بررسی ضایعه مغزی و تعیین محل الکترود مغزی ارائه کردند که از تکنیک‌های رنگ آمیزی معمول در میکروسکوپ الکترونی (EM) و قدرت میکرو سی‌تی بهره می‌برد. تصویربرداری میکرو سی‌تی تکنیکی است که در آن نمونه در مسیر پرتوی ایکس قرار داده شده و به طور معمول ۳۶۰ درجه حول محور انتخابی چرخانده می‌شود، دستگاهی تحت عنوان آشکارساز، پرتوهای ایکس عبوری از جسم را جمع آوری می کند. درنهایت این تصویربرداری دو بعدی از نمونه، برای بازسازی سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد، و محصول نهایی تصویری سه بعدی با رزولوشن بالاست که می‌تواند به صورت دیجیتالی و مجازی در هر جهتی برش زده شود.

بررسی اجمالی روش

روش‌های معمول که مبتنی بر برش زدن، رنگ آمیزی و استفاده از میکروسکوپ نوری هستند دارای خطا بوده و پر زحمت هستند. با تکیه بر تصویربرداری میکرو سی‌تی از کل مغز، احتمال آسیب به نمونه و میزان اقداماتی که برای آماده سازی نمونه انجام می‌شود، کاهش بسیاری می‌یابد. همچنین، این روش با پردازش همزمان چندین نمونه سرعت آماده سازی نمونه را افزایش می‌دهد. در این روش ابتدا پارافرمالدهید (PFA) و گلوتارآلدهید (GA) به مغز تزریق شد، سپس نمونه موردنظر بلافاصله در اوسمیوم تتروکسید قرار داده شد. پس از گذشت دو هفته بافت خشک شده را در رزین قرار داد‌ند و پس از تاثیرگذاری رزین، نمونه در اسکنر میکرو سی‌تی قرار داده شد و تصویر سه بعدی از آن به دست آمد.

تعیین محل کاشت الکترود

روشهای معمول قدیمی برای تعیین مکان الکترود در مغز، بسیاری از روش‌های بافت شناسانه‌ای را که در کمّی سازی ضایعه مورد استفاده قرار می‌گرفتند، دربرمی‌گیرند. در نتیجه این روش‌ها نیز مشکلات موجود را دارند. اغلب پس از اتمام ثبت، جریان به الکترود فرستاده می‌شود تا یک ضایعه الکترولیتی در نزدیک سر آن القا کند. سپس فیزیولوژیست‌ها پس از برش زدن و رنگ آمیزی مغز، ضایعه را جست و جو می‌کنند. یکی از نقایص این روش این است که به طور کلی ضایعه از سر الکترود بزرگتر است، و این باعث می‌شود مقداری عدم قطعیت درباره مکان دقیق ضایعه وجود داشته باشد.

علاوه بر این، حین برش زدن، تعیین مکان دقیق ضایعه و کاشت الکترود در بافت سه بعدی مغز چالش برانگیز است. از آن جایی که جنس الکترودهای معمول در مقایسه با بافت مغزی که به اوسمیک اسید آغشته شده است، جذب متفاوتی از پرتوی ایکس را دارند، محققان بررسی کردند که آیا روششان امکان کاشت الکترود را در مکان موردنظر در مغز فراهم می‌کند یا خیر.

آن‌ها برای بررسی سودمندی روششان در تعیین محل کاشت الکترود، تترودی را در مغز موش کاشتند و سپس الکترودها را در آن قرار دادند. نتایج اسکن نشان دادند که تترودها به آسانی قابل تشخیص بودند و از هر زاویه‌ای قابلیت به تصویر درآمدن را داشتند. از آن جایی که کاشت تترودهای متعدد به صورت همزمان رایج است، محققان روند مذکور را با ۱۶ تترود تکرار کردند و آن‌ها را در قشر قدامی موش قرار دادند. تترودها به آسانی در تصویر سه بعدی قابل تشخیص بودند.

گرچه قرار دادن و گذاشتن الکترودها در مغز، مکان یابی دقیق چندین الکترود را با روش جدید ارائه شده توسط محققان ممکن می‌سازد، همواره نمی‌توان الکترودها را در مغز باقی گذاشت. بنابراین، آن‌ها بررسی کردند که آیا می‌توانند از روششان برای القای ضایعه الکترولیتی استفاده کنند یا خیر. آن‌ها برای بررسی روش خود، الکترودی تنگستنی در قشر قدامی موش قرار دادند و ضایعه الکترولیتی را در آن القا کردند. آن‌ها پس از ایجاد ضایعه، مغز را برای تصویربرداری میکرو سی‌تی آماده کردند. محققان متوجه شدند که ضایعه الکترولیتی در مجموعه داده‌های میکرو سی‌تی مشخص بود.

نویسندگان این مطالعه بیان کردند:«از آن جایی که روش ما اطلاعات سه بعدی کاملی از آناتومی مغز فراهم می‌کند، ساخت یک اطلس "مغز میانگین" میکرو سی‌تی برای استاندارد سازی محل ضایعه و کمّی سازی آن، تلاشی ارزشمند است».

در اینجا خلاصه‌ای از مقاله ارائه شده است، برای کسب جزئیات بیشتر در مورد روش به کار برده شده می‌توانید به اصل مقاله رجوع کنید:

https://doi.org/10.1038/s41598-018-23247-z

منبع: Nature

ارسال دیدگاه

loading
خبرنامه آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز

عضویت در خبرنامه

با عضویت در خبرنامه آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز از آخرین اخبار و رویدادها مطلع شوید.

Loading