روش جدید تصویربرداری اطلاعات جدیدی از مغز گورخرماهی بزرگسال می‌دهد

گورخرماهی‌ها در جوانی شفاف هستند که همین مساله آنها را به عنوان مدلی مناسب برای تصویربرداری زنده معرفی می‌کند. اما با افزایش سن شفافیت خود را از دست می‌دهند و همین امر محققان را از دیدن یک مغز بزرگسال محروم کرده است.

اکنون یک تیم میان رشته‌ای از Cornell Neurotech با طراحی و ساخت یک ابزار میکروسکوپی که دارای حسگرهایی کلسیمی است، گورخرماهی بزرگسال را مورد بررسی قرار‌ دادند. این سنسورهای کلسیمی با فعال‌شدن نورون‌ها روشن می‌شوند.

از آنجا که مغز مهره‌داران اساساً شبیه به هم هست، این رویکرد به دانشمندان امکان این را می‌دهد که اصول پایه‌ی ساختار مغز و عملکردی که برای همه‌ی مهره داران، از جمله انسان‌ها یک شکل است، را بیاموزند.

جوزف فتچو، استاد علوم اعصاب و رفتار و مدیر Cornell Neurotech گفت:"مغز همه‌ی مهره‌داران تقریباً یکسان است- تقریباً همه‌ی مهره‌داران و تقریباً همه‌ی مناطق مغز-این تعجب‌آور نیست زیرا همه‌ی آنها، حتی ساده ترینشان، برای زنده‌ماندن و تولید‌مثل باید کارهای مشابهی انجام دهند."

هنگامی که سلول‌های عصبی فعال می‌شوند، سیلی از کلسیم در آنها جاری می‌شود. در ماهی‌های مورد استفاده در مطالعات فتچو، پروتئینی با دستکاری ژنتیکی قرار داده می‌شود که به کلسیم موجود در سلول‌های عصبی متصل می‌شوند. این پروتئین همچنین هنگامیکه توسط نور لیزر با طول موج 480 نانومتر تحریک می‌شود ، نور مهتابی (فلورسانس) ساطع می‌کند که از این سلول‌های فلورسانس می‌توان با میکروسکوپ تصویربرداری کرد.

مشکلی که وجود داشت این بود که هنگامیکه پالس نور عمل می‌کند، یک فوتون 480 نانومتریِ ساطع‌شده از بالای سر ماهی، سایر پروتئین‌های فلورسنت را در مسیر پرتو تحریک می‌کند و باعث تار شدن تصویر می‌شود. این تکنیک جدید با اعمال فوتون‌هایی با طول موج 1400 نانومتر به یک نقطه کانونی در مغز کار می‌کند. به این ترتیب، هر فوتون طول موجی به اندازه‌ی کافی بلند دارد که نتواند پروتئین‌های واسطه را تحریک کند، اما سه فوتون در کنار هم انرژی کافی برای تحریک یک پروتئین فلورسنت را هنگامی که نور در نقطه‌ی کانونی متمرکز شده باشد دارد.

سپس لیزر به طور مكرر در یك خط در مغز اسكن می‌کند. با تصویربرداری مکرر، خطوط موازی در‌کنار‌هم، مقطعی دو‌بعدی از یک ناحیه‌ی مغز پدید می‌آورند. محققان با تکرار این فرآیند در اعماق مختلف، به یک تصویر سه‌بعدی از ساختارهای مغزی دست می‌یابند.

فتچو گفت:"با استفاده از این ابزار جدید، محققان اکنون می‌توانند با استفاده از ماهی‌هایی كه با دستکاری ژنتیکی به نوعی از اوتیسم و سایر اختلالات مبتلا شده‌اند، مشاهده کنند که این بیماری‌ها با افزایش سن چگونه رشد می‌كند. این مدل‌های ماهی همچنین می‌توانند برای آزمودن درمان‌های ممکن جهت مشاهده‌ی اینکه آیا این درمان‌ها عملکرد را بهبود می‌بخشند و در صورت بهبود وضعیت، چگونه ساختار و عملکرد مغز تغییر می‌کند، مورد استفاده قرار گیرند.

منبع: phys.org