رنگین‌کمان مغز

آن لام‌های رنگ و رو رفته و آن رنگ‌آمیزی‌های لعنتی H&E! چیزهایی هستند که در ذهن پزشکان و پاتولوژیست‌ها ، دانشجویان پزشکی و همچنین تحصیل‌کردگان رشته‌های زیست‌شناسی و فیزیولوژی و خلاصه تحصیل‌کرده‌های هر رشته‌ای که به نحوی باید کلاس عملی بافت‌شناسی را می‌گذرانده ، مانده است.

ولی این روزها ، هر روز شاهد تحول و دگرگونی‌ای هستیم ، حتی در زمینه رنگ کردن سلول‌ها:

همیشه نتایج تحقیقات علمی ملموس و خوشایند نیستند. ولی شیوه جدید رنگ‌آمیزی سلول‌های مغزی نه تنها به دانشمندان در یافتن نحوه کار مغز یاری می‌کند ، بلکه باعث شده یکی از محققین مبتکر این روش ، برنده یک جایزه عکاسی علمی شود.

این روش که به وسیله جف لیتمن  Jeff Lichtman و همکارانش در انستیتوی بیولوژی مولکولی و سلولی دانشگاه هاروارد و همچنین محققینی از  MIT ابداع شده ، می‌تواند سلول‌های مغزی را به 90 رنگ مختلف درآورد.

بیش از یک قرن پیش دانشمندان روشی برای رنگ‌آمیزی سلول‌های عصبی یا نورون‌ها کشف کردند ، آنها از «کرومات نقره» برای رنگ‌آمیزی سلول‌های عصبی استفاده کردند. جایزه نوبل پزشکی و فیزیولوژی در سال 1906 به ابداع‌کننده این نوع رنگ‌آمیزی اهدا شد.

رنگ‌آمیزی نورون‌ها تا دهه قبل کمابیش به همین ترتیب انجام می‌شد تا اینکه دانشمندان شیوه‌ای نو را کشف کردند. آنها با استفاده از مهندسی ژنتیک ، ژن‌هایی برای القای پروتئینهای فلورسنت به موش‌ها انتقال دادند که در نورون‌های موش‌ها ، تظاهر پیدا می‌کرد.

تا به امروز دانشمندان تنها می‌توانستند ژن دو نوع پروتئین فلورسنت را منتقل کنند. واضح است که دو رنگ برای نشان دادن ارتباطات پیچیده مغزی
اصلا کافی نبود.

همه رنگ‌های رنگین‌کمان

اکنون ، دانشمندان روشی برای القای پروتئینهای فلورسنت با 4 رنگ زرد ، قرمز ، آبی و نارنجی یا سبز یافته‌اند.

آنها این کار را با معرفی کردن رشته‌ای از ژن‌های تولیدکننده پروتئین‌های فلورسنت که به وسیله یک سسیتم ژنتیک به نام Cre/ lox کنترل می‌شود ،
انجام دادند. آنها اجزای این سیستم را طوری سامان‌دهی کردند که به صورت تصادفی فعالیت فقط یکی از ژن‌های تولید‌کننده رنگ را باعث شود. سپس آنها کپی‌های چندگانه‌ای ازرشته‌های این ژن‌ها را به ژنوم سلول‌های رویانی موش‌ها معرفی کردند. (این پاراگراف را اگر هم نخوانید ، خرده‌ای از شما نمی‌گیرم!)

یه این ترتیب یک نورون ممکن است فقط رنگ قرمز و آبی به خود بگیرد و در نتیجه بنفش‌رنگ به نظر آید ، سلول دیگر ممکن است به مقدار زیاد رنگ سبز و به مقدار کم رنگ آبی به خود بگیرد و صورتی شود. در واقع این روش رنگ‌آمیزی درست شبیه شیوه رنگی شدن تصاویر در تلویزیون‌های رنگی است.

دانشمندان به این روش خود نام جالب رنگین‌کمان مغز یا Brainbow را داده‌اند. رنگین‌کمان مغز به دانشمندان اجازه می‌دهد مدارهای پیچیده مغزی را در فواصل دور ردگیری کنند.

اما عکس‌هایی که با این روش به دست می‌آیند از لحاظ زیبایی‌شناسی آنقدر برحسته و قابل توجه هستند که یکی از دانشمندانی که روی این روش کار کرده بود ، برنده جایزه سال 2007 شرکت الیمپوس Olympus در یک مسابقه عکس دیجیتال شد.

عکسی از هیپوکامپ که سلول‌های کوچک بیضوی گلیال را میان نورون‌ها (سلول‌های بزرگ‌تر) نشان می‌دهد. هیپوکامپ نقش زیادی در فرایند حافظه دارد:

چند عکس زیبای دیگر را می‌توانید در ادامه پست ببینید.

فهم ارتباطات نورون‌ها می تواند بارقه‌های امیدی برای درمان اختلالات روان‌پزشکی همچون شیزوفرنی زنده کند. یک محقق دانشگاه MIT ‌در این زمینه می‌گوید که هدف اصلی آنها این است که یک سیستم خودکار درست کنند که نمونه‌های بافت مغزی را بگیرد و دیاگرام مدارهای عصبی را رسم کند. در این تصویر مخچه را می‌بینید:

کورتکسی که دیگر خاکستری نیست!

دکتر جف لیتمن در کنار میکروسکوپ رنگی‌اش که لیزرهایی به چند رنگ دارد

آستروسیت‌ها از آکسون‌ها محافظت می‌کنند:

یک نورون ساقه مغز (قرمز) احاطه شده به وسیله آکسون‌های نورون‌های دیگر:

یک نورون در بخش شنوایی ساقه مغز. آکسون‌های پستانداران در این منطقه ضخیم است ، شاید به خاطر اینکه به پردازش سریع اطلاعات شنوایی نیاز دارند:

منابع:

wired ، Chemistry World ، nature