تصویربرداری مغزی «شوک و انجماد» می‌تواند رازهای بیماری پارکینسون را آشکار کند

پژوهشگران به روشی خلاقانه دست یافته‌اند که می‌تواند سلول‌های مغزی را درست در لحظه‌ای که سیگنال عصبی ارسال می‌کنند منجمد کند؛ روشی که امکان مطالعه‌ی دقیق فرایندهایی را فراهم می‌آورد که معمولاً آن‌قدر سریع رخ می‌دهند که قابل مشاهده نیستند. این دستاورد می‌تواند سرنخ‌های مهمی برای درمان بیماری‌هایی مانند پارکینسون ارائه دهد؛ بیماری‌ای که در آن، این سیگنال‌دهی عصبی دچار اختلال می‌شود.

کد خبر: ۹۰۰۴۷۵

تاریخ: ۲۶ آذر ۱۴۰۴ - ۱۲:۱۸

به گزارش انتخاب و به نقل از sciencealert؛ این روش که «شوک و انجماد» (zap-and-freeze) نام دارد، شامل تحریک الکتریکی سلول‌های مغزی و سپس منجمد کردن آن‌ها در عرض چند میلی‌ثانیه، تحت فشار بالا است. در این مطالعه، تیمی به سرپرستی پژوهشگران دانشکده‌ی پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز در آمریکا، این تکنیک را روی بافت مغزی موش‌ها و انسان‌ها آزمایش کردند.

این آزمایش‌ها جزئیات تازه‌ای از عملکرد سیناپس‌ها ــ محل ارتباط نورون‌ها با یکدیگر ــ و همچنین وزیکول‌ها (کیسه‌های کوچکی که پیام‌های شیمیایی را در خود نگه می‌دارند) آشکار کرد. این تعاملات زیربنای عملکردهایی اساسی مانند حافظه و یادگیری هستند.

چلسی ادینگز، عصب‌شناس دانشگاه جانز هاپکینز، به‌همراه همکارانش در مقاله‌ی منتشرشده‌ی خود می‌نویسند:

«این رویکرد این پتانسیل را دارد که اطلاعاتی پویا و با وضوح بسیار بالا درباره‌ی جابه‌جایی غشای سیناپسی در برش‌های سالم مغز انسان آشکار کند.»

به‌ویژه، پژوهشگران توانستند اندوسیتوز را در حال وقوع مشاهده کنند؛ فرایند بازیافتی که طی آن، وزیکول‌های مصرف‌شده جمع‌آوری می‌شوند و وزیکول‌های جدیدی شکل می‌گیرند تا برای ارسال پیام‌های بعدی به نورون‌ها آماده باشند.

این تیم شواهدی از اندوسیتوز فوق‌سریع پیدا کرد ــ فرایندی که در کمتر از ۱۰۰ میلی‌ثانیه رخ می‌دهد ــ و این پدیده هم در برش‌های مغزی موش و هم در نمونه‌های انسانی مشاهده شد. این نمونه‌ها به‌گونه‌ای حفظ شده بودند که سلول‌ها بیشتر ساختار و عملکرد طبیعی خود را نگه دارند.

همچنین پژوهشگران پروتئینی به نام dynamin1xA را شناسایی کردند که نقشی اساسی در این فرایند اندوسیتوز ایفا می‌کند.

با کشف این جزئیات برای نخستین بار ــ آن هم در بافت مغزی اهدایی افرادی که ضایعات مغزی‌شان طی جراحی برداشته شده بود ــ دانشمندان اکنون درک بهتری از سازوکارهایی دارند که در بیماری‌های مغزی دچار اختلال می‌شوند.

نکته‌ی دلگرم‌کننده این است که نتایج به‌دست‌آمده در حیوانات و انسان‌ها شباهت بسیار زیادی به هم دارند؛ یافته‌ای که نشان می‌دهد موش‌ها همچنان مدل‌های مفیدی برای پژوهش‌های مربوط به مغز انسان هستند.

شیگکی واتانابه، زیست‌شناس سلولی از دانشگاه جانز هاپکینز، می‌گوید:

«یافته‌های ما نشان می‌دهد که سازوکار مولکولی اندوسیتوز فوق‌سریع میان بافت‌های مغزی موش و انسان حفظ شده است.»

روش «شوک و انجماد» تنها یکی از چندین تکنیکی است که عصب‌شناسان در سال‌های اخیر برای ثبت «تصاویر لحظه‌ای» از سیناپس‌های فعال در بافت‌هایی نزدیک به حالت زنده توسعه داده‌اند.

در مورد بیماری پارکینسون، دانستن دقیق‌تر این‌که سیناپس‌ها و وزیکول‌ها چگونه با هم کار می‌کنند، می‌تواند به روشن شدن این مسئله کمک کند که دقیقاً چه چیزی در مغز بیماران پارکینسونی دچار مشکل می‌شود ــ و شاید حتی نشان دهد چگونه می‌توان آن را ترمیم کرد.

البته رسیدن به این هدف هنوز راه درازی در پیش دارد. می‌دانیم که با پیشرفت پارکینسون، نورون‌های مغزی می‌میرند و تصور می‌شود این مرگ سلولی تا حدی به اختلال در عملکرد سیناپس‌ها مربوط باشد. با این حال، پارکینسون بیماری‌ای پیچیده است و جدا کردن پیامدهای بیماری از عوامل اصلی ایجادکننده‌ی آن کار ساده‌ای نیست.

گام بعدی پژوهشگران این است که با کسب مجوز، نمونه‌های بافتی از بیماران پارکینسونی که تحت جراحی‌های تهاجمی مغز قرار دارند، به دست آورند. این نمونه‌ها می‌توانند نشان دهند که فعالیت وزیکول‌ها در مغزهای مبتلا به پارکینسون چه تفاوتی با مغز سالم دارد.

با توجه به این‌که پارکینسون هم‌اکنون میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار داده و انتظار می‌رود در سال‌های آینده شیوع آن بیشتر هم شود، تکنیک‌هایی مانند «شوک و انجماد» می‌توانند نقشی حیاتی در نقشه‌برداری از فعالیت مغز در کوچک‌ترین مقیاس‌ها و کوتاه‌ترین بازه‌های زمانی ایفا کنند.

واتانابه در پایان می‌گوید:

«امیدواریم این روش جدید برای مشاهده‌ی پویایی غشای سیناپسی در نمونه‌های زنده‌ی بافت مغز، به ما کمک کند شباهت‌ها و تفاوت‌های میان شکل‌های ارثی و غیرارثی این بیماری را بهتر درک کنیم.»