به نقل از «ایران اکونومیست»

طراحی ابزاری جدید برای ردیابی آنچه در مغز روی می‌دهد

تاریخ انتشار: ۶ آذر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۴۸۴۰۰۵

دانشمندان ابزاری طراحی کرده اند که نشان می‌دهد هنگامی که مطالب جدید را یاد می‌گیریم، چه اتفاقی در مغزمان می‌افتد.

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از وبگاه سای‌تِک‌دِیلی (SciTechDaily)، محققان مؤسسه پژوهشی اسکریپس در آمریکا پس از بررسی تغییرات میزان پروتئین‌های مختلف در سلول‌های مغز در پاسخ به فعالیت‌های مغزی، ابزاری جدید را برای نظارت بر انعطاف‌پذیری مغز طراحی کردند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

انعطاف‌پذیری مغز فرایندی است که طی آن مغز هنگام یادگیری و کسب تجربیات جدید، مانند تماشای یک فیلم یا یادگیری یک آهنگ یا زبان جدید، بازسازی و از نظر فیزیکی سازگار می‌شود.

دانشمندان در این روش پروتئین‌هایی را بررسی می‌کنند که انواع مختلف سلول‌های مغزی، آن‌ها را تولید کرده‌اند. این روش می تواند نحوه عملکرد مغز و همچنین بسیاری از بیماری‌های مغزی را توضیح دهد که در صورت ابتلا به آن‌ها انعطاف‌پذیری این عضو دچار مشکل می‌شود.

پژوهش‌های قبلی صورت‌گرفته در تعدادی از آزمایشگاه‌ها نشان داده‌ است که چگونه فعالیت مغز باعث ایجاد تغییراتی در بیان ژن در نورون‌ها می‌شود. حاصل پژوهش‌های این تیم به‌تازگی در مجله علوم اعصاب (Neuroscience) منتشر شده و بر مرحله مهم بعدی انعطاف‌پذیری یعنی تبدیل کد ژنتیکی به پروتئین‌ها متمرکز است.

هالیس کلاین (Hollis Cline)، از دانشمندان مؤسسه پژوهشی هان در آلمان و رییس مؤسسه پژوهشی اسکریپس در آمریکا، می‌گوید: هنوز همه سازوکارهای (مکانیسم‌های) تغییر سلول‌های مغز در پاسخ به تجربیات را درک نمی‌کنیم؛ اما این روش درک جدیدی از این فرایند به ما می‌دهد.

وقتی مطلب جدیدی می‌آموزیم، دو اتفاق می‌افتد: در مرحله اول، نورون‌های مغز بلافاصله سیگنال‌های الکتریکی را در مسیرهای عصبی جدید منتقل می‌کنند که در مرحله دوم به تغییراتی در ساختار فیزیکی سلول‌های مغز و اتصالات آن‌ها منجر می‌شود. دانشمندان مدت‌ها به این فکر می‌کردند که بین این دو مرحله چه اتفاقی می‌افتد. آن‌ها می‌خواستند بدانند چگونه مغز در نتیجه فعالیت الکتریکی در نورون‌ها دستخوش تغییرات اساسی‌تر می‌شود؟ همچنین، چگونه و چرا این شکل‌پذیری با افزایش سن و برخی بیماری‌ها بدتر می‌شود؟

پیش از این، محققان درباره چگونگی روشن و خاموش‌شدن ژن‌ها در نورون‌ها در پاسخ به فعالیت مغز مطالعه کرده بودند، به این امید که به درکی درخصوص انعطاف‌پذیری برسند. با ظهور فناوری‌های توالی‌یابی ژن، ردیابی ژن‌ها به این روش نسبتاً آسان شده است.

اما بیشتر این ژن‌ها پروتئین‌ها را رمزگذاری می‌کنند. پروتئین‌ها کارگران زحمتکش سلول‌ها هستند که نظارت بر سطح آن‌ها دشوارتر است. پروفسور کلاین، با همکاری سایر دانشمندان مؤسسه پژوهشی اسکریپس تلاش کرد چگونگی تغییر پروتئین‌ها در مغز را درک کند و دریابد چه پروتئین‌هایی برای انعطاف‌پذیری مغز مهم هستند.

این تیم پژوهشی سامانه‌ای (سیستمی) را طراحی کردند که در آن می‌توانستند یک اسیدآمینه (یکی از بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها) برچسب‌گذاری‌شده ویژه، را هر بار به یک نوع نورون وارد کنند. همان‌طور که سلول‌ها پروتئین‌های جدیدی تولید می‌کردند، این اسید آمینه (آزیدونورلوسین) را در ساختارهای آن‌ها وارد می‌کردند. محققان می‌توانند به مرور با ردیابی پروتئین‌های حاوی آزیدونورلوسین، پروتئین‌هایی را که تازه ساخته شده‌اند بررسی کنند و آن‌ها را از پروتئین‌هایی که از قبل وجود داشتند، متمایز کنند.

محققان امیدوارند از این روش برای کشف و مطالعه پروتئین‌های انعطاف‌پذیری استفاده کنند؛ مثلاً پروتئین‌هایی که ممکن است پس از اینکه حیوانات یک محرک بصری جدید مشاهده کردند، در انواع مختلف سلول‌های مغزی تغییر ایجاد می‌کنند. به گفته پروفسور کلاین، این ابزار به دانشمندان کمک می‌کند با مقایسه نحوه تأثیر فعالیت‌های مغز بر تولید پروتئین در مغزهای جوان در برابر مغزهای پیر و مغزهای سالم در برابر مغزهای بیمار، دانش بیشتری درخصوص بیماری‌های مغز و پیری کسب کنند.

  منبع: خبرگزاری ایرنا برچسب ها: علوم اعصاب ، پژوهش ، مغز ، آلمان ، فناوری

منبع: ایران اکونومیست

کلیدواژه: علوم اعصاب پژوهش مغز آلمان فناوری پروتئین هایی مؤسسه پژوهشی انعطاف پذیری سلول های مغز پروتئین ها نورون ها سلول ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت iraneconomist.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران اکونومیست» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۴۸۴۰۰۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

کشف تکنیکی جدید برای تغییر گروه خونی اهدایی

پژوهشگران ترکیبی از آنزیم‌های تولیدشده توسط گونه‌ای باکتری‌های موجود در روده انسان را شناسایی کردند که در مطالعات آزمایشگاهی می‌توانند سلول‌های قرمز خون را با بازده بالا به نوع O تبدیل کنند.

به گزارش زومیت، سلول‌های قرمز خون مانند تقریبا تمام سلول‌های بدن انسان با ساختارهای قندی منحصربه‌فردی پوشیده شده‌اند. این ساختارها از فردی به فرد دیگر متفاوت هستند و برخی دارای ساختارهای نوع A هستند و برخی ساختارهای نوع B را دارند. برخی هر دو ساختار نوع A و B را دارند و برخی هیچ‌یک از این ساختارها را ندارند و در گروه O قرار می‌گیرند.

سیستم ایمنی که هرگز با انواع A یا B برخورد نکرده باشد، در صورت مواجهه با آن‌ها به این سلول‌ها حمله می‌کند و آن‌ها را از بین می‌برد، درحالی‌که گروه خونی O را بیشتر دریافت‌کنندگان بدون مشکل می‌پذیرند.

به دلیل این تطبیق‌پذیری، ذخایر خون نوع O اغلب مصرف می‌شود، خصوصا در شرایط اضطراری که پزشکان باید بدون دانستن گروه خونی بیمار سریع عمل کرده و جان او را نجات دهند.

تبدیل سلول‌های قرمز خون به نوع عمومی O ایده جدیدی نیست. در سال ۱۹۸۲ دانشمندان آنزیمی را در دانه‌های قهوه شناسایی کردند که می‌توانست قندهای سطحی سلول‌های نوع B را حذف کند. اما آن واکنش آنزیمی بسیار ناکارآمد بود و استفاده از آن در مقیاس بزرگ ممکن نبود.

 همچنین برخلاف وعده‌های اولیه نگرانی‌هایی درمورد ایمنی آن مطرح شد. به دلایل ناشناخته، با اینکه تقریبا کل آنتی‌ژن‌های سلول‌های خون اهداکننده حذف می‌شد، گاهی اوقات خون اهدایی با گیرندگان همچنان ناسازگار بود. بنابراین، دانشمندان به نقطه شروع برگشتند و آنزیم‌های دیگری را در مجموعه باکتری‌های روده شناسایی کردند.

مشکلی که وجود دارد این است که تا سال ۲۰۲۲ بیش از ۴۰ سیستم گروه خونی به غیر از سیستم ABO و فاکتور RH شناسایی شده است. حتی در گروه‌های خونی A و B، ساختارهای قندی با طول‌ها و چگالی‌های متفاوت روی غشای سلول‌های قرمز خون وجود دارد.

پژوهشگران برپایه پژوهش‌های گذشته چندین آنزیم کاندیدای ساخته‌شده توسط باکتری آکرمانسیا موسینیفیلا (Akkermansia muciniphila) را انتخاب کردند و سلول‌های قرمز خون از چندین اهداکننده و زیرگروه‌های مختلف A و B را درمعرض آن‌ها قرار دادند.

آنزیم‌ها با غلظت‌های بالای سلول‌های قرمز خون و در دمای محیط و فقط به مدت ۳۰ دقیقه انکوبه شدند و این امر موجب بهبود فرآوری طولانی‌تر و شرایط کمتر کارآمد کاندیداهای قبلی شد. این شرایط ملایم بدون استفاده از افزودنی‌ها (برای مثال دکستران) به همراه کارآیی بالای آنزیم، از پارامترهای مهم امکان‌سنجی در کاربردهای بالینی هستند.

حذف ساختارهای قندی بلند علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف گروه‌های خونی A و B، ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

آنزیم‌های انتخابی علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف A و B، تمام چهار ساختار قندی شناخته‌شده A و B را حذف کردند. حذف ساختارهای قندی طولانی ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

برای درک این موضوع که چرا بخش کوچکی از سلول‌های قرمز خون ظاهرا بدون قند همچنان با پلاسمای گروه خونی O واکنش متقابل دارند و برای بهبود روند تبدیل سلول‌های گروه خونی A به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.

با‌این‌حال، پژوهشگران می‌گویند مطالعه جدید آن‌ها با شناسایی آنزیم‌هایی که انواع بیشتری از آنتی‌ژن‌های A و B را حذف می‌کنند، به تولید خونی که با همه گروه‌های خونی سازگار باشد، کمک می‌کند.

گروهی از پژوهشگران در سال ۲۰۲۲ در شرایط آزمایشگاهی از استراتژی مشابهی (با آنزیم‌های متفاوت) برای تبدیل ریه‌های اهدایی از گروه خونی A به گروه خونی O استفاده کردند. پژوهش جدید ممکن است این تلاش‌ها را به‌قدر کافی بهبود دهد که استانداردهای ایمنی موردنیاز برای کارآزمایی‌های پیوند عضو در انسان را برآورده سازد.

سلول‌های قرمز خون رشدیافته در آزمایشگاه نیز در کارآزمایی‌های بالینی تحت آزمایش قرار دارند تا مشخص شود که آیا ماندگاری آن‌ها بیشتر از خون اهدایی است یا خیر. اگر این‌طور باشد، این دستاورد می‌تواند تقاضا برای ذخایر خون را کاهش دهد و همچنین به بیمارانی که به تزریق مکرر خون نیاز دارند، کمک کند دچار عوارض نشوند.

یافته‌های مطالعه در مجله‌ی Nature Microbiology منتشر شده است.

کانال عصر ایران در تلگرام