ارائه نخستین مدل سه‌بعدی از بافت عصبی

خبرگزاری ایسنا: پژوهشگران "دانشگاه ایلینوی در اربانا- شمپین"(U of I) توانسته‌اند سلول‌های بنیادی را با موفقیت مهندسی کنند و آنها را در بافت عصبی زنده به کار بگیرند تا مدل‌های سه‌بعدی شبکه‌های عصبی را ابداع کنند. آنها امیدوارند که با این روش بتوانند نحوه عملکرد مغز و شبکه‌های عصبی آن را بهتر درک کنند.

"گلسون پاگان دیاز"(Gelson Pagan-Diaz)، نویسنده ارشد این پروژه گفت: شکل دادن یک بافت سه‌بعدی متشکل از نورون‌ها، توانایی ابداع مدل‌هایی از بافت عصبی را برای بررسی یا پردازش واحدهایی فراهم می‌کند که در رایانه‌های زیستی استفاده می‌شوند.

بررسی مغز در یک فرد واقعی، موضوعی چالش‌برانگیز است اما توانایی درک نحوه ابداع این شبکه‌ها با کمک یک مدل سه‌بعدی بیرون از بدن می‌تواند ابزار جدیدی را برای درک نحوه کارکرد مغز در اختیار پژوهشگران بگذارد. این مدل‌ها می‌توانند به درک چگونگی پیش آمدن ناهنجاری‌های عامل بیماری‌هایی مانند آلزایمر کمک کنند.

این گروه پژوهشی توانستند یک مدل سه‌بعدی برای بافت زنده ارائه دهند که از نورون‌های مبتنی بر فناوری اپتوژنتیک تشکیل شده است؛ در نتیجه شاید بتوان آن را با نور آبی فعال کرد. ممکن است این بافت‌ها، برای استفاده در بررسی رفتارهای پیچیده‌ای که در مغز رخ می‌دهند مناسب باشد و نحوه واکنش بافت‌های عصبی را به داروهای جدید مشخص کند. همچنین این روش می‌تواند نیاز به حیوانات را برای آزمایش داروها در آینده برطرف کند.

"رشید بشیر"(Rashid Bashir)، سرپرست این گروه پژوهشی گفت: اگر ما بتوانیم نحوه ارتباط این نورون‌ها با یکدیگر را کنترل کنیم و از عهده برنامه‌ریزی آنها برآییم، شاید بتوانیم از آنها برای مهندسی عملکردها استفاده کنیم. ما امیدواریم که در آینده بتوانیم این بافت‌های عصبی را طراحی کنیم و از عهده درک واحدهای پردازشی زیستی و رایانه‌های زیستی که شبیه مغز هستند، برآییم.

پژوهشگران در این پروژه، به ابداع بافت‌های عصبی پرداختند که شکل‌های متفاوتی دارند. آنها برای ابداع ساختارهای مورد نظر خود، از هیدروژل و فیبرین استفاده کردند تا آنها را به شکل مطلوب ارائه دهند.

پاگان دیاز ادامه داد: شاید ما با ارائه این روش‌های ساخت زیستی بتوانیم پدیده‌های بسیاری که به صورت درون‌جانداری رخ می‌دهند، مشخص کنیم. اگر ما از عهده اثبات این روش برآییم، می‌توانیم ریخت‌شناسی داخل مغز را شبیه‌سازی کنیم. در صورتی که نشان دهیم بافت مهندسی شده بیرون از بدن، شبیه به بافت داخل بدن است، می‌توانیم آنها را دوباره بسازیم.

پژوهشگران مایل هستند تا علاوه بر آزمایش دارو، به بازسازی شبکه‌های عصبی بپردازند که در یادگیری و حافظه نقش دارند.

پاگان دیاز افزود: توانایی ساخت این بافت‌ها بیرون از بدن، به ما امکان می‌دهد تا فعالیت الکتریکی آنها را با جزئیات دقیق مشخص کنیم و مورد بررسی قرار دهیم. مجموعه گسترده قوانین طراحی و شکل‌های سه‌بعدی، آزادی بیشتری را در آزمایش فراهم می‌کند و راه‌های جدیدی برای پژوهش در حوزه علوم اعصاب، پزشکی و کاربردهای مهندسی ارائه می‌دهد.

این پژوهش، در مجله "Proceedings of the National Academy of Sciences" به چاپ رسید.