نقشه‌برداری از مغز انسان به طور دقیق می‌تواند به کشف بعضی از اسرار آن کمک کند، اما مغزهای ما اندام‌هایی بسیار شگفت‌انگیز و پیچیده‌ای هستند و برای این‌که بتوانیم به اسرار جالب آن پی ببریم باید هنوز هم منتظر بمانیم.
با این حال، دانشمندان گام مهمی را برای دستیابی به این هدف برداشته‌اند. یک تیم تحقیقاتی فقط یک تصویر سه بعدی و با کیفیت بسیار بالا را از نمونه‌ای کوچک‌تر ایجاد کرده است. این تصویر از مغز یک مگس میوه تهیه شده است.
در این تصویر هر یک از 100،000 نورون مغز نمایش داده شده و به جرات می‌توان گفت که این دقیق‌ترین نقشه مغز است که تاکنون ایجاد شده است.
مغز مگس میوه تنها به اندازه یک دانه خشخاش است، اما جالب است بدانید پیچیدگی‌های باورنکردنی دارد؛ این کار با جمع‌آوری حدود 21 میلیون عکس از بیش از 7000 تکه مغز انجام شده است.
یکی از دستاوردهای مهم این کار، تهیه یک تصویر فوق‌العاده دقیق از مغز مگس میوه است که دانشمندان می‌توانند در مقیاس نانو بر روی آن‌ها زوم کرده و مسیرهای نورون را به راحتی دنبال کنند.
انتظار می‌رود که نقشه تهیه شده به درک بسیار بهتر از این‌که چگونه مغز و سلول‌های عصبی در هر دو نمونه انسان و مگس میوه کار می‌کنند، کمک کند.
برای پی بردن به شگفتی نحوه کار کردن مغز کافی است تمام راه‌های جالبی که این نورون‌ها را به یکدیگر متصل می‌کنند، بررسی کنید.
داوی بوک (Davi Bock) یکی از اعضای این گروه و دانشمند عصب‌شناسی از موسسه پزشکی هوارد هیوز (HHMI) در مریلند، گفت: ” تا پیش از این هیچ تصویر باکیفیتی از تمام قسمت‌های مغز مگس‌های میوه تهیه نشده بود که به شما اجازه دهد در این رزولوشن بتوانید ارتباط بین نورون‌ها را مشاهده کنید.”
وی ادامه داد: ” هر وقت به تصاویری با وضوح بالاتر و کامل‌تر نگاه کنید، می‌خواهید چیزهای جدیدی را کشف کنید.”
محققان برای تولید این عکس از یک تکنیک به نام میکروسکوپ عبور الکترونی سریال سکشن (SEM) استفاده کرده‌اند. برای این منظور، تیم تحقیقاتی در ابتدا غشاهای سلول‌ها را با فلزات سنگین بارگذاری کرده و سپس خطوط نورون‌ها و سیناپس‌هایی که آن‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند، علامت‌گذاری کردند.
پس از انجام این کار، پرتوهای الکترون‌ها را از میان مغز شلیک کردند. وقتی که این الکترون‌ها به فلز ضربه می‌زنند، پراکنده شده و سپس منعکس می‌شوند؛ درست مانند زمانی که اشعه ایکس هنگام برخورد با استخوان‌ها مسدود می‌شود.
داوی بوک به مجله Discover گفت:” انجام این کار به ما اجازه می‌دهد تا رشته‌های در هم پیچیده که در قالب یک کاسه بزرگ (مغز) کنار یکدیگر هستند را درهم بشکنیم.”
عناصر اضافی در این فرآیند شامل دو دوربین با سرعت بالا و دو سیستم سفارشی ساخته شده است، تا از این طریق فرایند جمع‌آوری میلیون‌ها عکس بسیار سریع‌تر از حد نرمال طی شود.
گفتنی است؛ تصویر کل تکه مغز را می‌توان در کمتر از 7 دقیقه تولید کرد، حدود پنج برابر سریع‌تر از آن‌چه که با تنظیمات قبلی انجام می‌شد.
پس از این مرحله نوبت به پروسه نقشه‌برداری از 100،000 نورون در مغز مگس میوه می‌رسد که انجام آن مدت زمان زیادی طول می‌کشد. با این حال، تهیه این نقشه در حال حاضر منجر به کشف حقایق جالبی خواهد شد. به عنوان مثال این تیم، مسیر یک گروه نورونی را ردیابی کردند و به بخشی از مغز که مربوط به حافظه و یادگیری می‌شود، رسیدند. این نورون‌ها به نورون‌های بویایی شناخته شده‌اند.
این محققان، نورون‌ها و مسیر اطلاعاتی آن‌ها را که پیش از این مشخص نشده بود، کشف کردند که می‌تواند به آن‌ها در درک فرآیند یادگیری مگس‌های میوه کمک کند.
بوک می‌گوید: ” مگس‌های میوه می‌توانند یاد بگیرند و به خاطر بیاورند. آن‌ها همچنین می‌دانند که کدام مکان‌ها امن و یا خطرناک هستند.”
در حال حاضر این داده‌ها برای افراد علاقه‌مند به این حوزه در دسترس است و این تیم امیدوار است که این اطلاعات منجر به درک بهتر از رفتار مگس‌های میوه شود.
به نظر شما آیا همین روش می‌تواند بر روی مغز انسان کار کند؟ در مغز انسان حدود یک میلیون برابر نورون بیشتری وجود دارد، بنابراین زمان انجام این فرآیندها باید به طور قابل ملاحظه‌ای (بیش از سال‌ها) افزایش یابد.
اما در حال حاضر دانشمندان با استفاده از تصاویر تهیه شده به مقدار زیادی از داده‌های جذاب به منظور مطالعه بر روی رفتار مگس‌های میوه دسترسی دارند. جالب این‌جاست که محققان این پروژه می‌گویند حشرات کوچک در افکار خود پیشرفته‌تر از آن چیزی هستند که تصور می‌شود. این بدان معنی است که باید اطلاعات بسیار بیشتری از ارتباطات عصبی نورون‌ها به منظور تجزیه و تحلیل بیشتر وجود داشته باشد.
گفتنی است؛ این تحقیق در وب‌سایت Cell منتشر شده است.
