طراحی ابزاری جدید برای ردیابی آنچه در مغز روی می‌دهد

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

کد خبر: ۵۴۶۶۶۹

تاریخ: ۰۶ آذر ۱۴۰۱ - ۰۸:۴۳

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. 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.