آخرین مطالب

دانشمندان نقشه درون سلولی کل شبکه های مغزی را ساختند


دانشمندان نقشه درون سلولی کل شبکه های مغزی را ساختند

تصاویر لایه گلومرولی پیاز بویایی موش، با استفاده از چهار روش مختلف تصویربرداری گرفته شده است. اعتبار: کارلس بوش

محققان موسسه فرانسیس کریک یک تکنیک تصویربرداری برای ثبت اطلاعات در مورد ساختار و عملکرد بافت مغز در سطح زیر سلولی – چند میلیاردم متر – ایجاد کرده‌اند و در عین حال اطلاعات محیط اطراف را نیز ضبط می‌کنند.

رویکرد منحصر به فرد به تفصیل در ارتباطات طبیعت امروز (25 مه)، بر چالش‌های تصویربرداری از بافت‌ها در مقیاس‌های مختلف غلبه می‌کند و به دانشمندان اجازه می‌دهد سلول‌های اطراف و نحوه عملکرد آنها را ببینند تا بتوانند تصویر کاملی از شبکه‌های عصبی در مغز بسازند.

روش های مختلف تصویربرداری برای گرفتن اطلاعات در مورد بافت، سلول ها و ساختارهای درون سلولی استفاده می شود. با این حال، یک روش تنها می‌تواند اطلاعات مربوط به ساختار یا عملکرد بافت را جمع‌آوری کند و مشاهده جزئیات در مقیاس نانومتری به این معنی است که دانشمندان اطلاعات مربوط به محیط وسیع‌تر را از دست می‌دهند. این بدان معنی است که برای به دست آوردن درک کلی از بافت، تکنیک های تصویربرداری باید ترکیب شوند.

در مطالعه خود، دانشمندان رویکردی را توسعه دادند که هفت روش تصویربرداری شامل تصویربرداری درون تنی، اشعه ایکس سنکروترون و میکروسکوپ الکترونی حجمی را ترکیب می‌کند. آنها رویکرد خود را با تصویربرداری از دو ناحیه مختلف مغز در موش نشان دادند – پیاز بویایی و هیپوکامپ.

نکته مهم این است که این تکنیک می تواند در سایر نواحی مغز یا قسمت هایی از بدن به کار گرفته شود و به دانشمندان درک دقیق تری از ساختارها و بافت های مختلف بیولوژیکی ارائه دهد.

هر مرحله از فرآیند تصویربرداری اطلاعات متفاوتی را ارائه می دهد. در ابتدا، محققان از تصویربرداری درون تنی کلسیم برای تجسم نورون ها در مناطق خاصی از مغز و مشاهده اینکه کدام نورون ها در معرض بو قرار می گیرند، استفاده کردند.

پس از کشته شدن موش‌ها، نمونه‌های بافت مغز با استفاده از روش‌های مختلف از جمله توموگرافی اشعه ایکس سنکروترون، که نمونه‌هایی تا طول چند میلی‌متر را می‌گیرد، تصویربرداری شد. این مقیاس برای دانشمندان کافی است تا شبکه‌های عصبی کامل و همچنین مکان‌هایی که سلول‌های خاص یا ساختارهای دیگر در بافت وسیع‌تر نمونه قرار دارند را ببینند. نکته مهم این است که این روش به نمونه آسیب نمی رساند، بنابراین می توان دوباره با استفاده از تکنیک دیگری از آن تصویربرداری کرد.

سپس محققان مناطق مورد علاقه خاص را برای تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی انتخاب کردند و جزئیات پیچیده را با وضوح بالا ثبت کردند. در برخی از مناطق هدف، این می‌تواند جزئیاتی به کوچکی 10 نانومتر را ترسیم کند و به محققان این امکان را می‌دهد تا ساختارهای کوچکی مانند سیناپس‌های منفرد را ببینند که نورون‌ها را به هم متصل می‌کنند.

آنها با استفاده از الگوریتم های کامپیوتری، نتایج را با هم ترکیب کردند تا نقشه کاملی از ساختار و عملکرد بخشی از مغز که در حال مطالعه بودند، تا چند میلی متر مکعب ایجاد کنند.

کارلز بوش، اولین نویسنده و دانشمند اصلی تحقیقات آزمایشگاهی در آزمایشگاه مدارهای حسی و نوروتکنولوژی در کریک می‌گوید: “رویکرد ما راهی قابل اعتماد برای غلبه بر چالش ساختارهای تصویربرداری در مقیاس‌های بسیار متفاوت ارائه می‌کند. ما معتقدیم که این ابزار قدرتمندی برای مدارهای عصبی در مغز پستانداران و همچنین ساختار و عملکرد سایر بافت ها را بررسی کنید.

آندریاس شفر، نویسنده ارشد و رئیس آزمایشگاه مدارهای حسی و نوروتکنولوژی در کریک می‌گوید: «ما علاقه‌مندیم این رویکرد را در مغز به کار ببریم، جایی که جمع‌آوری اطلاعات در مورد کل شبکه‌های عصبی که چندین میلی‌متر طول دارند در کنار آن مهم است. اطلاعات در مورد نورون ها و سیناپس های خاص

اما همچنین پتانسیل زیادی برای مفید بودن در تنظیمات دیگر، مانند زیست شناسی سرطان، که هدف محققان درک فعالیت سلول های خاص در زمینه تومور وسیع تر است، دارد.


دستگاه جدید برای تصویربرداری اکتشافی حدود 1000 برابر بیشتر به بافت مغز دسترسی پیدا می کند


اطلاعات بیشتر:
کارلز بوش و همکاران، بررسی ساختاری سه بعدی عملکردی و چند مقیاسی بافت مغز از طریق فیزیولوژی همبستگی in vivo، میکروتوموگرافی سنکروترون و میکروسکوپ الکترونی حجمی، ارتباطات طبیعت (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-30199-6

ارائه شده توسط موسسه فرانسیس کریک

نقل قول: دانشمندان نقشه زیر سلولی از کل شبکه‌های مغز را می‌سازند (2022، 25 مه) در 25 مه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-05-scientists-subcellular-entire-brain-networks.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.