تصویربرداری سه‌بعدی از ساختارهای مغز موش زنده با تکنیک جدید

محققان با استفاده از یک تکنیک پیشرفته میکروسکوپی توانستند تصاویر سه بعدی بسیار باکیفیت از اعماق مغز یک موش زنده ثبت کنند. این روش آنقدر دقیق است که محققان توانستند از شاخک‌های بسیار کوچک عصب‌ها عکسبرداری کرده و تغییرات آن‌ها در بازه سه روزه را مشاهده کنند.

پژوهشگران موفق شدند تصاویر سه بعدی بسیار با کیفیتی از عمق ۷۶ میکرومتری مغز موش زنده و ۱۶۴ میکرومتری نمونه بافت آن ثبت کنند. محققان به کمک این روش عکس‌هایی خارق العاده از نوعی ساختارهای سلولی به نام خارهای دندریتی (Dendritic Spines) گرفتند. اگر نورون را یک درخت فرض کنیم، دندریت‌ها شاخه‌ها و خارهای دندریتی شاخک‌های شاخه‌ها هستند.

در این تحقیق از نوع جدیدی از تکنیک عکسبرداری مبتنی بر روش میکروسکوپی کاهش گسیل القایی (STED) استفاده شد که به میکروسکوپ‌ها اجازه عکسبرداری از اجسام بسیار کوچک با درخشان کردن آن‌ها را می‌دهد. در این تکنیک با استفاده از نور لیزر فقط کوچکترین مولکول‌ها درخشنده می‌شوند در نتیجه می‌توان تصاویری بسیار دقیق گرفت. با پیشرفت این روش دانشمندان توانسته‌اند از سلول‌ها عکس‌های سه بعدی بگیرند.

نقطه ضعف روش 3D STED این است که فقط می‌تواند از بافت‌های فوق العاده نازک عکسبرداری کند. محققان برای رفع این مشکل، تکنیک 3D STED را با روش دیگری به نام تحریک دو فوتونی (2PE) ترکیب کرده و تکنیک جدیدی به نام 3D-2PE-STED ابداع کردند.

محققان به کمک روش 3D-2PE-STED توانستند تغییرات ساختارهای کوچک عصب ها را پس از سه روز تشخیص دهند. دستاوردی که به کمک تکنیک 2PE (راست) امکان پذیر نیست.

تکنولوژی 3D-2PE-STED در آزمایشات عملکردی تحسین برانگیز داشت. آزمایش اول، روی کشت سلول (Cultured Cells) انجام شد و این فناوری توانست جزئیاتی ۱۰ برابر کوچکتر نسبت به روش 2PE را آشکار سازد. در آزمایش روی موش زنده محققان توانستند روی خارهای دندریتی زوم کرده و ساختار سه بعدی آن‌ها را با جزئیات بالا آشکار کنند. کیفیت عکس آنقدر بالا بود که محققان توانستند تفاوت در ساختار آن‌ها را پس از سه روز تشخیص دهند.

دانشمندان می‌گویند هیچ نشانه‌ای از آسیب زدن تکنیک 3D-2PE-STED به ساختار نورون‌ها و یا اثرگذاری آن روی رفتار موش مشاهده نشد، ولی با این وجود به تحقیقات بیشتر برای اطمینان از ایمن بودن آن جهت استفاده روی انسان نیاز است.

یافته‌های این تحقیق در ژورنال Optica منتشر شده است.

محققان منشأ فیزیکی اضطراب را در مغز موش پیدا کردند

محققان موفق به کشف سلول‌های اضطراب در مغز موش شدند. این سلول‌ها میزان اضطراب را کنترل کرده و نکته جالب اینکه می‌توان با تاباندن اشعه نور میزان فعالیت آنها را کم کرد و در نتیجه میزان اضطراب را کاهش داد.

محققان در این تحقیق به دنبال پیدا کردن محل رمزگذاری اطلاعات مربوط به اضطراب در مغز بودند. آنها برای این کار از تکنیکی به نام تصویربرداری کلسیمی (Calcium Imaging) استفاده کردند و میکروسکوپ‌هایی مینیاتوری درون مغز موش‌‌های آزمایشگاهی قرار دادند.

محققان از قفس‌های مخصوصی برای تحریک حس اضطراب در موش‌ها استفاده کردند. آنها دریافتند در قسمتی از هیپوکامپ مغز موش‌ها به نام ventral CA1 فعالیت برخی سلول‌ها افزایش پیدا کرده است. آنها این سلول ها را «سلول‌های اضطراب» نامگذاری کردند چون فقط با ترسیدن موش‌ها فعالیت آن‌ها افزایش می‌یافت. مقصد این سلول‌ها قسمت دیگری از مغز به نام هیپوتالاموس بود که یکی از وظایف آن تنظیم هورمون‌های کنترل کننده احساسات است.

محققان می‌گویند به علت تشابه مغز انسان با مغز موش، امکان وجود سلول‌های مشابه در مغز انسان وجود دارد و در مورد احتمال توسعه داروهای جدید کنترل کننده اضطراب سخن گفته‌اند. نکته جالب اینکه محققان روش کنترل سلول‌های اضطراب را در مغز موش‌ها پیدا کرده‌اند به گونه‌ای که می‌توان رفتار این جاندار را تغییر دارد.

محققان با استفاده از روشی به نام اپتوژنتیک (Optogenetics)، اشعه نور را به سلول‌های قسمت ventral CA1 مغز موش تابانده و توانستند به طور مؤثر سلول‌های اضطراب را «خاموش» کرده و با کاهش فعالیت آنها حس آرامش را به موش‌ها القا کنند. محققان همچنین توانستند با تغییر تنظیمات اشعه نور، فعالیت سلول‌های اضطراب را افزایش داده و سطح اضطراب موش‌ها را حتی با قرارگیری آن‌ها در قفس کوچک و شرایط محیطی آرام، افزایش دهند.

محققان قصد دارند در گام بعدی تحقیقات خود، امکان استفاده از اشعه نور را برای تغییر فعالیت سلول‌های اضطراب در انسان بررسی کنند. به گفته آن‌ها با توجه به تشابه مغز انسان و موش، احتمال وجود چنین مکانیزمی بالاست. به گفته محققان در صورت کشف این مکانیزم مسیر برای توسعه داروهای جدید کاهش اضطراب هموار می‌شود.

یافته‌های این تحقیق در ژورنال Neuron منتشر شده است.

منبع : دیجیاتو