مجموعه‌ای از مطالعات که رشد و تمایز سلول‌های مغز پستانداران را ترسیم می‌کنند، ابزار «بسیار ارزشمند» برای عصب‌پژوهان است.
دانشمندان تا به امروز دقیق‌ترین نقشه‌ها را از چگونگی تمایز مغز ما از سلول‌های بنیادی در طول رشد جنینی و دوران اولیه زندگی ساخته‌اند. در یک مجموعهٔ Nature شامل پنج مقاله که دیروز منتشر شد، پژوهشگران صدها هزار سلول مغزی اولیه در قشرهای انسان و موش را ردیابی کردند و با دقت بی‌سابقه‌ای، رویدادهای مولکولی که منجر به تشکیل ترکیبی از نورون‌ها و سلول‌های پشتیبان می‌شوند را به تصویر کشیدند.
«این واقعاً نخستین پیش‌نویس اولیه برای هر ‘اطلس سلولی’ برای مغز در حال توسعه است»، می‌گوید هونگ‌کویی زنگ، معاون اجرایی مؤسسهٔ Allen برای علوم مغز در سیاتل، واشنگتن، و یکی از هم‌نویسندگان دو مقاله در این مجموعه.
این اطلس‌ها می‌توانند روش‌های جدیدی برای مطالعهٔ بیماری‌های نورولوژیک مانند اوتیسم و اسکیزوفرنی ارائه دهند. پژوهشگران اکنون می‌توانند «داده‌ها را استخراج کنند، ژن‌هایی را پیدا کنند که ممکن است برای یک رویداد خاص در یک نوع سلول خاص و در یک زمان معین حیاتی باشند»، می‌گوید زنگ. «زمانی بسیار هیجان‌انگیز در پیش است»، افزوده زولتان مولنار، عصب‌شناس توسعه‌ای در دانشگاه آکسفورد، بریتانیا، که در هیچ‌یک از این مطالعات مشارکت نداشته است.
این کار بخشی از شبکهٔ اطلس سلولی ابتکار BRAIN (BICAN) است — پروژه‌ای که در سال ۲۰۲۲ توسط ابتکار «تحقیقات مغز از طریق پیشبرد فناوری‌های نوآورانه عصبی» (BRAIN) در مؤسسهٔ ملی بهداشت ایالات متحده با بودجهٔ ۵۰۰ میلیون دلار برای ساخت نقشه‌های مرجع از مغزهای پستاندار راه‌اندازی شد.
الگوهای توسعه
دو مقاله از این مجموعه بخش‌هایی از قشر مغزی موش را ترسیم می‌کنند — ناحیه‌ای از مغز که در عملکردهای شناختی و ادراک نقش دارد.
زنگ و همکارانش بر چگونگی رشد قشر بصری از جنین‌های ۱۱٫۵ روزه تا موش‌های ۵۶ روزه متمرکز شدند. آنها یک اطلس شامل ۵۶۸٬۶۵۴ سلول منفرد ساختند و ۱۴۸ خوشهٔ سلولی و ۷۱۴ زیرنوع شناسایی کردند. «این اولین اطلس کامل و با وضوح بالا از توسعهٔ قشری است که هر دو دورهٔ قبل از تولد و پس از تولد را در بر می‌گیرد»، می‌گوید زنگ.
یک تعجب، او می‌گوید، این بود که تعداد زیادی نورون پس از تولد به گرفتن هویت‌های تخصصی ادامه دادند، به‌ویژه بین روز ۱۱، زمانی که موش‌های نوولود برای اولین بار چشم‌هایشان را باز می‌کنند، تا روز ۲۱.
مطالعهٔ دیگری بر توسعهٔ مغز در جنین‌های انسانی متمرکز شد. اینکه انواع مختلف سلول‌های مغزی چگونه ظاهر می‌شوند «سؤال دیرینه‌ای در عصب‌شناسی تکاملی است»، می‌گوید توماس نوواکووسکی، عصب‌شناس در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو. او و همکارانش یک نقشهٔ شجره‌نامه‌ای از سلول‌های قشر انسانی ساختند با استفاده از بافت مغزی جمع‌آوری‌شده از هشت جنین انسانی در مراحل مختلف توسعه.
آنها در این بافت‌ها ۶٬۴۰۲ سلول پیش‌ساز شناسایی کردند و برای هر یک یک «بارکد» DNA یکتا وارد کردند. وقتی سلول‌ها تقسیم می‌شوند، بارکدها کپی می‌شوند و به سلول‌های دختر منتقل می‌گردند — که به پژوهشگران امکان می‌دهد پیگیری کنند کدام سلول‌های بنیادی چه نوع سلول‌های مغزی را تولید کرده‌اند.
نواکووسکی و تیمش دریافتند که در جنین‌هایی که کمتر از ۲۰ هفته سن دارند، سلول‌های پیش‌ساز عمدتاً به سمت نورون‌های تحریک‌کننده تبدیل می‌شوند، که سیگنال‌های الکتریکی را برای فعال‌سازی نورون‌های دیگر منتقل می‌کنند. اما پس از ۲۰ هفته، این سلول‌ها به تولید نورون‌های مهاری تغییر مسیر دادند، که ارتباط نورونی را متوقف می‌کنند. «این نشان می‌دهد که این پیش‌سازها چگونه از یک نوع به نوع دیگر تغییر می‌کنند»، می‌گوید مولنار.
تیم همچنین مشاهده کرد که تولید سایر انواع سلول‌های مغزی — که به آستروسیت‌ها و الیگودندروسیت‌ها معروفند — در انسان «به‌نظر می‌رسد بسیار پیوسته‌تر و طولانی‌تر» از موش‌ها باشد، نواکووسکی اضافه می‌کند.
«ما در واقع نمی‌دانیم چه چیزی تمام این برنامه‌ها و سوئیچ‌های توسعه‌ای را کنترل می‌کند، یا چرا آنها در توسعه و به‌ویژه در چنین لحظات دقیقی رخ می‌دهند»، می‌گوید نواکووسکی. پاسخ به این سؤال‌ها هدف اصلی مطالعات آینده خواهد بود، او اضافه می‌کند.
دیدگاهتان را بنویسید