موشهایی با مغز هیبریدی میتوانند دنیا را با حس بویایی موش صحرایی درک کنند
محققان موشهایی را پرورش دادهاند که قسمتی از مغز آنها تا حدی از سلولهای موش صحرایی تشکیل شده و به آنها اجازه میدهد تا دنیا را از طریق سختافزار عصبی حیوان دیگری بو کنند.
این اولین باری است که یک حیوان از حواس دیگر حیوانات برای تشخیص و واکنش به محیط اطراف خود استفاده میکند و نشان میدهد که مغز چقدر میتواند در پذیرش انواع مختلف سلولهای مغزی سازگار باشد.
محققان آمریکایی میگویند این یافتهها میتواند به شناسایی شباهتها در نحوه رشد، تغییر و ترمیم مغز در گونههای مختلف کمک کند. حتی به طور بالقوه به تحقیقات در مورد رابط انسان و ماشین یا پیوند سلولهای بنیادی هم میتواند یاری برساند.
کریستین بالدوین متخصص ژنتیک از مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس در ایالات متحده میگوید: «در حال حاضر، محققان در حال پیوند سلولهای بنیادی و نورونها به افراد مبتلا به پارکینسون و صرع هستند. با مدلهای مغز ترکیبی، میتوانیم به برخی پاسخها و نتایج در آزمایشها با سرعتی بالاتر برسیم.»
محققان قبلاً با انتقال نورونها یا ساختارهای کوچک شبیه مغز به نام ارگانوئیدها از یک گونه به گونه دیگر، مانند بافت موشهای رشد یافته در موش، مغزهای هیبریدی ساخته بودند. با این حال، این روشها محدودیتهایی داشتند زیرا سلولهای اضافه شده همیشه به درستی با مغز موجود ارتباط برقرار نمیکردند.
بالدوین و همکارانش میخواستند بدانند که آیا میتوانند مدارهای عصبی مصنوعی از دو گونه مختلف را با هم در یک مغز زنده بسازند.
آنها با استفاده از تکنیکی به نام مکمل بلاستوسیست، سلولهای بنیادی موش صحرایی را مدت کوتاهی پس از لقاح به جنین موش وارد کردند که به سلولهای موش و موش صحرایی اجازه رشد و ادغام طبیعی را داد. این اولین بار است که این فرآیند خاص با موفقیت منجر به ایجاد مغزهای هیبریدی با استفاده از سلولهای مشتق شده از دو گونه مختلف میشود.
با کمال تعجب، محیط مغز موش زمانبندی رشد نورون موش را تغییر داد و از اتصالات سیناپسی بین نورونهای موش و موش پشتیبانی کرد، حتی اگر موشها و موشها میلیونها سال بهطور جداگانه تکامل یافتهاند و در اندازه مغز تفاوتهایی دارند.
بالدوین توضیح میدهد: «شما میتوانید سلولهای موش را تقریباً در سراسر مغز موش ببینید، که برای ما بسیار شگفتانگیز بود. پس موانع کمی برای ادغام وجود دارد و نشان میدهد که بسیاری از انواع نورونهای موش را میتوان با یک نورون موش صحرایی مشابه جایگزین کرد.»
یک مغز ترکیبی که مراکز پردازش بو (ساختارهای دایرهای) را نشان میدهد. نورونهای موش صحرایی با رنگ قرمز و نورونهای موشبا رنگ سبز نشان داده شدهاند. (عکس بالا)
وقتی نورونهای موش در قسمت بویایی خاموش یا کشته شدند، نورونهای جانشین موش صحرایی به این جاندار کمک میکنند تا بوها را پردازش کرده و غذا پیدا کنند.
بالدوین میگوید: «ما یک کوکی را در هر قفس موش پنهان کردیم و از اینکه دیدیم آنها میتوانند آن را با نورونهای موش صحرایی پیدا کنند، بسیار متعجب شدیم.»
عجیب است که به نظر میرسد که باقی ماندن نورونهای مرده و خاموش همچنان بر رفتار حیوانات تأثیر میگذارد. موشهایی که نورونهای بویایی غیرفعال داشتند، نسبت به موشهایی که نورونهای بویایی آنها به گونهای طراحی شده بود که به طور کلی در مرحله رشدشان ناپدید شوند، سختتر غذا پیدا کردند.
بالدوین در این مورد توضیح میدهد: «اگر میخواهید یک جایگزین عملکردی داشته باشید، ممکن است لازم باشد نورونهای ناکارآمدی را که در آنجا نشستهاند خارج کنید، که میتواند در برخی از بیماریهای عصبی و همچنین در برخی از اختلالات رشد عصبی مانند اوتیسم و اسکیزوفرنی وجود داشته باشد. »
اگرچه نتایجامیدوارکننده هستند، اما برای درک مفاهیم یکپارچگی عصبی بین گونهها و استفاده از پتانسیل آن به تحقیقات بیشتری نیاز داریم.
یکی از مشکلات سیستم هیبریدی جدید مغز این است که سلولهای موش صحرایی به طور تصادفی پراکنده شدهاند و به کار بردن این روش در سایر سیستمهای مغزی دشوار است.
تیم بالدوین در حال کار بر روی هدایت این سلولها برای تبدیل شدن به یک نوع خاص است که میتواند دقت آزمایشی را بهبود بخشد. اگر این روش موفقیتآمیز باشد، حتی میتواند منجر به مغزهای هیبریدی با نورونهای نخستی شود.
این تحقیق در Cell منتشر شده.
مطالب مرتبط
