مطالعه نشان می‌دهد که انواع سلول‌های هرمی متمایز الگوهای مختلفی از فعالیت قشر مغز را در طول تصمیم‌گیری هدایت می‌کنند.

لایه بیرونی مغز که به قشر مغز معروف است از انواع مختلفی از نورون ها ساخته شده است. مطالعات علوم اعصاب نشان می‌دهد که این انواع مختلف نورون عملکردهای متمایزی دارند، اما برای مدت طولانی به دلیل ناتوانی در بررسی و دستکاری آنها در مغز موجودات زنده، تشخیص آن دشوار بود.

در سال‌های اخیر، تکنیک‌های ژنتیکی فرصت‌های جدیدی را برای مطالعه سلول‌ها و عملکرد آنها باز کرده است. با استفاده از برخی از این تکنیک‌ها، محققان در Forschungszentrum Jülich، دانشگاه RWTH آخن، آزمایشگاه Cold Spring Harbor و سایر مؤسسات در ایالات متحده، عملکرد سلول‌های هرمی مختلف را که معمولاً در قشر انسان یافت می‌شوند، از نزدیک بررسی کردند.

یافته های آنها، منتشر شده در علوم اعصاب طبیعت، نشان می دهد که انواع متمایز سلول های هرمی الگوهای فعالیت قشر مرتبط با عملکردهای مختلف مغز را هدایت می کنند. مطالعه این تیم بر روی برخی از کارهای قبلی آنها متمرکز شده است که بر فعالیت عصبی در قشر مغز تمرکز دارد.

سایمون موسال، یکی از محققانی که این مطالعه را انجام داده است، به مدیکال گفت: مقاله ما بر اساس یکی از مطالعات قبلی ما بود که در آن از تصویربرداری عملکردی برای مطالعه فعالیت کل قشر موش‌های بیدار و انجام وظیفه استفاده کردیم. Xpress.

“همچنین بر اساس مقاله ای از همکاران ما کاترین ماتو و جاش هوانگ بود که خطوط موش تراریخته جدیدی را برای هدف قرار دادن انواع سلول های عصبی خاص معرفی کرد. کنار هم قرار دادن این دو به ما این امکان را داد تا به طور انتخابی فعالیت انواع نورون های بسیار خاص را در کل قشر مغز مطالعه کنیم. بپرسید که آیا الگوهای فعالیت در مقیاس بزرگ مربوطه آنها بسیار متمایز و از نظر عملکردی تخصصی هستند یا بهتر بگوییم از برخی قوانین کلی پیروی می کنند که ممکن است توسط عملکرد مناطق شناخته شده قشری تعریف شود.”

موسال و همکارانش در آزمایشات خود ابتدا از یک تکنیک میکروسکوپی به نام تصویربرداری کلسیم میدان وسیع برای مشاهده خطوط تراریخته موش که پروتئین فلورسنت را در نوع خاصی از نورون در سراسر قشر مغز بیان می‌کنند، استفاده کردند. هنگامی که یک سلول فعال می شود، این پروتئین یک نور سبز از خود ساطع می کند و به محققان این امکان را می دهد تا تغییرات در این نور را اندازه گیری کنند که نشان دهنده زمان فعال شدن بخش های مختلف مغز است.

متعاقباً، تیم فلورسانس را در قشر موش اندازه‌گیری کرد. آنها این کار را با استفاده از یک سیستم دوربین بسیار حساس انجام دادند و نور فلورسانس را از طریق جمجمه سالم موش‌های بیدار به روشی غیرتهاجمی اندازه‌گیری کردند.

موسال توضیح داد: «بیشتر از همه، ما متوجه شدیم که الگوهای فعالیت گسترده قشر مغز که از انواع مختلف سلول مشاهده کردیم، واقعاً متمایز بودند. «این بدان معناست که برخی از مناطق مغز عملکرد خاصی مانند پردازش ورودی‌های حسی را انجام می‌دهند، اما این تنها با اندازه‌گیری فعالیت نوع سلول خاصی که این عملکرد را انجام می‌دهد، قابل مشاهده است.

“برعکس، بسیاری از این عملکردها با داده های تصویربرداری غیر اختصاصی قابل مشاهده نبودند، زیرا فعالیت انواع سلول های مختلف در منطقه مخلوط شده است. همین امر در مورد اکثر ابزارهای تصویربرداری مغز که به طور معمول در انسان استفاده می شود، مانند fMRI، که در آن استفاده می شود، صادق است. ما فعالیت نواحی مختلف مغز را بر اساس مصرف اکسیژن اندازه گیری می کنیم.”

یافته‌های جمع‌آوری‌شده توسط Musall و همکارانش، الگوهای مختلف فعالیت قشر مغزی را که انواع مختلف سلول‌های هرمی در مغز موش در طول تصمیم‌گیری برمی‌انگیزد، مشخص می‌کند. حتی اگر به نظر می رسید که همه سلول ها نقش کلیدی در تصمیم گیری دارند، انواع مختلف الگوهای تنظیم انتخاب متفاوتی را نشان دادند.

به طور کلی، مطالعه محققان ارزش میکروسکوپ جدید و ابزارهای ژنتیکی را برای آشکار کردن عملکردهای خاص جمعیت های عصبی متمایز در مغز برجسته می کند. علاوه بر این، نشان می‌دهد که نقشه‌های فعالیت مغز که با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری مرسوم و غیر اختصاصی به دست آمده‌اند، تنها دیدگاه محدودی از تنوع عملکردی مغز ارائه می‌دهند.

در آینده، این مطالعه می تواند الهام بخش کارهای جدیدی باشد که با هدف بررسی بیشتر عملکرد جمعیت های عصبی خاص در قشر مغز انجام می شود. یافته های محققان همچنین می تواند راه را برای درک بهتر زیربنای عصبی پیچیده تصمیم گیری انسانی هموار کند.

موسال افزود: «هر یک از این نقشه‌ها احتمالاً حاوی تعداد بی‌شماری از نقشه‌های فرعی خاص نوع سلولی بسیار دقیق‌تر است که می‌تواند الگوهای فعالیت و عملکردهای مغزی کاملاً جدیدی را نشان دهد که ما هنوز از آنها بی‌اطلاع هستیم». «تا کنون، ما تنها بزرگترین کلاس‌های انواع نورون‌ها را با استفاده از ابزارهای ژنتیکی که در دسترس ما بود، مطالعه کرده‌ایم.

ما اکنون قصد داریم ابزارهای ژنتیکی و آناتومیکی را ترکیب کنیم تا ویژگی‌های بالاتری به دست آوریم و نشان دهیم که در چه نقطه‌ای تصویر کامل‌تری از الگوهای فعالیت در مقیاس بزرگ به دست می‌آوریم که طیف عملکردی کامل زیرگروه‌های مختلف نورون را به تصویر می‌کشد.

© 2023 Science X Network