علماء ينمون أنسجة مترابطة بشكل يشبه الدماغ البشري في المختبر
طور فريق بحث ياباني وفرنسي تقنية لربط أنسجة الدماغ المزروعة في المختبر بطريقة تشبه الدوائر الموجودة في الدماغ البشري.
ويصعب دراسة الآليات الدقيقة لنمو الدماغ ووظائفه عادة، بسبب الاختلافات بين الأنواع الحية في بنية الدماغ ووظيفته، حيث تقتصر الدراسات على الحيوانات، كما تميل خلايا الدماغ المزروعة في المختبر إلى الافتقار إلى الروابط المميزة للخلايا الموجودة في الدماغ البشري.
“Complex Activity and Short-Term Plasticity of Human Cerebral Organoids Reciprocally Connected with Axons” by Tomoya Duenki et al. Nature Communicationshttps://t.co/7r50nvqinF
— Neuroscience News (@NeuroscienceNew) April 10, 2024
3/3
ويدرك العلماء أن هذه الروابط بين المناطق والدوائر التي تكونها مهمة للعديد من وظائف الدماغ التي تحدد هويتنا كبشر، ولذلك، حاولت العديد من الدراسات السابقة إنشاء دوائر دماغية في ظل ظروف معملية، وأدت هذه الجهود المتواصلة إلى تقدم هذا المجال.
والآن، اكتشف علماء جامعة طوكيو، بالتعاون مع فريق من العلماء الفرنسيين، طريقة لإنشاء المزيد من الروابط الفسيولوجية بين "العضيات العصبية" المزروعة في المختبر. والعضيات هي أنسجة نموذجية تجريبية تنمو فيها الخلايا الجذعية البشرية إلى هياكل ثلاثية الأبعاد تحاكي الدماغ.
وحقق العلماء ذلك عن طريق ربط هذه العضيات باستخدام حزم محاور عصبية (axonal bundles)، والتي تشبه الجسور التي تربط مناطق مختلفة في الدماغ البشري الحي.
ويقول تومويا دوينكي، المؤلف الرئيسي المشارك للدراسة، إنه في العضيات العصبية المفردة المزروعة تحت ظروف المختبر، تبدأ الخلايا في إظهار نشاط كهربائي بسيط نسبيا.
وقاموا في البداية بربط عضيتين عصبيتين بحزم محاور عصبية. ثم لاحظوا كيف ساهمت هذه الروابط في توليد ومزامنة أنماط النشاط بين الهياكل العضية. وقد أظهر ذلك بعض التشابه في الروابط بين منطقتين داخل الدماغ.
وأظهرت العضيات الدماغية المرتبطة بحزم المحاور العصبية نشاطا أكثر تعقيدا من العضيات المفردة. لذلك قام الفريق بتحفيز الحزم المحورية باستخدام تقنية تعرف باسم علم البصريات الوراثي (إحدى تقنيات علم الأعصاب التي تسمح بالتحكم بخلايا الدماغ الحية باستخدام كابلات الألياف الضوئية).
وتم تغيير نشاط العضيات وفقا لذلك وتأثر العضو بهذه التغييرات. واستمر ذلك لبعض الوقت في عملية تعرف باللدونة (قدرة الجهاز العصبي على التغيير).
وتعد اللدونة مهمة لأنها تساعد العلماء على فهم كيفية استجابة الهياكل الشبيهة بالدماغ للتغيرات والتكيف معها. وهذا يعني معرفة المزيد عن كيفية عمل أنسجة المخ النامية في المختبر.
المصدر: Interesting Engineering
